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Astabiler Multivibrator Die Erfindung betrifft einen astabilen Multivibrator
mit zwei rückgekoppelten Transistoren. Werden bei solchen Schaltunganordnungen keine
besonderen zusätzlichen Schaltungsmittel eingeführt, dann besteht die Gefahr, daß
der Schwingeinsatz verhindert ist. Dies wird beispielsweise dadurch verursacht,
daß nach Anlegen der Speisespannung die vorher stromlosen Transistoren in der Weise
Strom ziehen, daß die geringer werdenden Ladungsdifferenzen an den Rückkopplungskondensatoren
den Verstärkungsgrad jedes Transistors herabsetzen, bis die Sättigung zumindest
eines der Transistoren statisch erreicht ist und somit ein Schwingeinsatz der Transistoren
unmöglich wird, da dann keine nennenswerte Verstärkung kleiner Signale durch den
gesättigten Transistor erfolgt. Oft wird auch ein Wiedereinsetzen der Schwingung
dadurch verhindert, daß beispielsweise bei einer plötzlichen Belastung des Multivibrators
diese Störung zumindest einen der beiden Transistoren in die Sättigung bringt, in
der er dann wegen fehlender Verstärkung verbleibt. Um dies zu vermeiden, ist es
einerseits bekannt, besondere Schaltungsmittel vorzusehen, die verhindern, daß die
Transistoren weder statisch noch dynamisch bis zur Sättigung ausgesteuert werden
können. Unter anderem bedingen diese Schaltungsanordnungen den Nachteil, daß der
volle Wirkungsgrad der Multivibratoren, der erst durch die Ansteuerung bis zur Sättigung
bedingt wird, nicht erreicht wird. Andererseits ist es bekannt, durch zusätzliche
Schaltungsmittel an einem Transistor die Schaltungsanordnung unsymmetrisch zu machen,
so daß einer der beiden Transistoren bevorzugt gesteuert wird. So ist es z. B. bekannt,
bei einem astabilen Multivibrator die Basen der beiden Transistoren über je einen
Widerstand und ein beiden gemeinsames dazu in Reihe liegendes RC-Glied mit einem
gegenüber den Emittern positiven Potential zu verbinden und den Kollektor eines
der Transistoren über eine Diode an den Verbindungspunkt des RC-Gliedes mit den
Widerständen anzuschließen. Diese, wie andere bekannte Schaltungsanordnungen, hat
unter anderem den wesentlichen Nachteil, daß die oft geforderte Bedingung nach einem
symmetrischen Aufbau des Multivibrators, wenn z. B. die Signale des einen Ausgangs
gleich denen des anderen sein sollen, nicht erfüllt ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ein astabiler Multivibrator mit zwei
rückgekoppelten Transistoren, der diese Nachteile vermeidet und in jedem Fall einen
sicheren Schwingeinsatz gewährleistet. Er kennzeichnet sich dadurch, daß auf jeder
Seite der Schaltung dem jeweiligen Transistor allein von seinem Kollektorwiderstand
her sein Basispotential über eine Diode eingespeist wird, welche gleichzeitig dieses
Potential einem Kondensator zuführt, der mit seinem dem Diodenanschluß abgekehrten
Anschluß mit einem festen Potential verbunden ist.
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Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß eine kurze dynamische
Ansteuerung der Transistoren in die Sättigung möglich ist, daß aber der Sättigungszustand
der Transistoren instabil ist, so daß eine Rückführung in den aktiven Zustand bewirkt
wird, ohne daß die Vorteile der Grundkippschaltung, z. B. hinsichtlich der symmetrischen
Eigenschaften der Kippvorgänge, verlorengehen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
ist es vorteilhaft, wenn als festes Potential für die betreffenden Anschlüsse der
erfindungsgemäß hinzugeschalteten Kondensatoren die Betriebsspannung gewählt wird.
Bei einer solchen Anordnung vermeidet man nach dem Anlegen der Betriebsspannung
eine gewisse Totzeit, die andernfalls durch anfängliches Aufladen der betreffenden
Kondensatoren, wenn als festes Potential beispielsweise die Masse gewählt wird,
verursacht wird.
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Der Erfindungsgegenstand und seine Funktionsweise wird an einem Ausführungsbeispiel,
bei dem das feste Potential für die Kondensatoren die Betriebsspannung ist, an Hand
der Figur näher erläutert.
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Diese Figur zeigt einen astabilen Multivibrator in symmetrischer Schaltungsanordnung
mit den beiden Transistoren 1 und 2, den Kollektorwiderständen
3
und 4, den Basiswiderständen 5 und 6, den Rückkopplungskondensatoren
7 und 8, den Dioden 9 und 10 und den Parallelkondensatoren 11 und 12. Es soll zur
Betrachtung der Funktionsweise das symmetrische, d. h. das gleichartige Verhalten
der linken und der rechten Seite der Schaltungsanordnung vorausgesetzt werden, so
daß nur eine Seite, beispielsweise
die linke, in ihrem Verhalten
beschrieben zu werden braucht. Am Punkt 13 wird die Speisespannung - U angelegt.
Da die Diode 9 in Flußrichtung geschaltet ist, gelangt das Potential - U an den
basisseitigen Anschluß des Kondensators 11, und es fängt ein Steuerstrom über den
Basiswiderstand 5 und die Basis des Transistors 1 an zu fließen, der wiederum einen
steigenden Kollektorstrom dieses Transistors hervorruft, d. h., dieser Transistor
wird leitend. Dadurch steigt das Potential am Kollektor dieses Transistors, d. h.,
die Flußspannung an der Diode 9 nimmt ab. Wird deren Schwellspannung erreicht bzw.
unterschritten, dann sperrt sie, und der Basissteuerstrom wird nur noch von der
Ladung des Kondensators 11
geliefert, dessen Kapazität genügend groß, d. h.
so groß gewählt ist, daß er für eine gewisse Zeit den Transistor 1 leitend macht,
d. h., daß das Kollektorpotential zwecks Sperrung der Diode genügend hoch bleibt.
In dieser Zeit steigt, da nun der Kondensator 11 den Basissteuerstrom liefert, die
Basisspannung des Transistors 1 an. Dies hat zur Folge, daß der Transistor aus dem
leitenden Zustand, d. h. dem Zustand, der zur Sättigung und damit zur Unterdrückung
jeglicher Schwingungsmöglichkeit strebt, herausgesteuert wird wieder in den aktiveren
Bereich. Ist der Transistor genügend geöffnet, d. h. das Potential am Kollektor
für die Flußspannung der Diode genügend gefallen, dann wird wieder über die Diode
9 der basisseitige Anschluß des Kondensators 11 von neuem auf das Potential - U
gebracht. Ersichtlich verhindert diese Funktionsweise, die letztlich durch die Umladung
des Kondensators 11 bedingt ist, daß der Transistor 1 statisch den Sättigungszustand
erreicht, d. h., die Möglichkeit zum Schwingeinsatz wird dauernd aufrechterhalten.
Daß sich die andere Seite des Multivibrators gleich verhält, ändert nichts an dieser
Funktionsweise.
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Die gleiche Betrachtung gilt für den Fall, daß beide Transistoren
vorher durch irgendeinen äußeren Zwang in den Sättigungszustand gebracht werden.
Hört dieser Zwang auf, dann bedingt in gleicher Weise, wie oben beschrieben, die
Umladung der Parallelkondensatoren 11, 12 eine Rücksteuerung der Transistoren vom
gesättigten in den aktiven Zustand. Der Schwingvorgang als solcher, z. B. Impulsform
und Impulsdauer, wird im wesentlichen durch die Grundkippschaltung mit den Schaltelementen
1 bis 8 bestimmt, durch die erfindungsgemäß hinzugefügten .Schaltelemente 9 bis
12 jedoch nicht wesentlich beeinflußt.
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Die Erfindung wurde an einer Grundkippschaltung, die allein keinen
sicheren Schwingeinsatz hatte, in folgender Dimensionierung erprobt:
| 5=6=50k-2 7=8=100pF |
| -U= -10V |
| 3=4=10kQ 1=2=AF101 |
Um einen sicheren Schwingeinsatz zu erreichen, wurden bei diesem Ausführungsbeispiel
die Schaltelemente 11= 12 = 1000 pF; 9 = 10 = AAZ 10 hinzugefügt.