DE1180777B - Magnetisch gekoppelter Multivibrator - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

G 35733 VIII a/21 al 17. August 1962 5. November 1964

Die Erfindung betrifft magnetisch gekoppelte Multivibratoren mit zwei Transistoren und zwei Magnetkernen mit rechteckförmiger Hysteresisschleife.

Es ist schon ein magnetisch gekoppelter Multivibrator bekannt, bei dem die Schaltung ähnlich der eines frei laufenden Multivibrators, bei dem zwei Transistoren in Gegentakt geschaltet sind und durch Rückkopplung betrieben werden, ausgelegt ist. Dabei stammt die Rückkopplung von Wicklungen, die auf dem gleichen sättigbaren Kern wie die Primärwicklungen angebracht sind. Bei einer solchen Schaltung wird ein hochremanenter Kern verwendet, um das Schalten der Transistoren zu steuern. Der Betrieb ist daher von der Sättigung des Kerns von Knick zu Knick abhängig.

Zur Vermeidung der Nachteile eines derartigen Multivibrators ist bereits vorgeschlagen worden, zwei hochremanente Kerne zu verwenden, um das Schalten von der Knick-zu-Knick-Sättigung unabhängig zu machen. Dabei wird jeder Kern nur in einem Knick gesättigt und während der anderen Halbperiode rückgestellt. So kann ein Kern durch Rückkopplung von dem Transistor, den er steuert, in die Sättigung

Magnetisch gekoppelter Multivibrator

Anmelder: General Motors Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.) Vertreter: Dr. W. Müller-Bore und Dipl.-Ing. H. Gralfs, Patentanwälte, Braunschweig, Am Bürgerpark

Als Erfinder benannt: Wayne Eugene Damon, Martinsville, Ind.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität: V. St. v. Amerika vom 21. August 1961 (132 943)

und daß in jeder Kollektorleitung der beiden Transistoren zwei parallel geschaltete, gegensinnig gegebracht werden, während der inaktive Kern rück- 25 wickelte Induktivitäten angeordnet sind, von denen gestellt wird. Der letztere Vorgang wird dabei durch je eine j& einem der beiden Magnetkerne zugeordinduktive Kopplung erzielt, wobei die Sekundär- net ist.

wicklung des aktiven Kernes so auf die Sekundär- In den Steuerwicklungen eines erfindungsgemäßen

wicklung des inaktiven Kernes einwirkt, daß der in Multivibrators werden gleichzeitig gleiche und entder ersteren induzierte Strom in der letzteren so 30 gegengesetzt gerichtete Spannungen induziert. Dies gerichtet ist, daß der inaktive Kern rückgestellt wird. erfolgt durch die abwechselnde Verbindung der par-Es ist auch schon vorgeschlagen worden, die Größe allel geschalteten Wicklungspaare auf den beiden der Rückstellung durch einen Steuerstrom und Steuer- voneinander getrennten Kernen mit der Energiequelle, wicklungen zu regeln. Derartige Steuerkreise weisen Die Kerne übertragen daher den gleichen magnejedoch umlaufende Ströme auf, die eine Steuerquelle 35 tischen Fluß, und der Strom von der Energiequelle geringer Impedanz erfordern. Ziel der Erfindung ist wird gemäß dem Flußbedarf jedes Kernes und der ein magnetisch gekoppelter Multivibrator, der die Belastung aufgeteilt. Weder die Steuerwicklungen einschränkenden Nachteile der bekannten Anordnun- noch die Vorspannungswicklungen benötigen daher gen nicht aufweist. Strom zum Ausgleich von Flußänderungen im Kern,

Ein magnetisch gekoppelter Multivibrator gemäß 40 und die Frequenz-Steuerquelle kann eine hohe der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß auf Impedanz haben im Gegensatz zu bekannten Eindie Magnetkerne erste bzw. zweite parallel geschaltete Primärwicklungen gewickelt sind, die mit einer
Energiequelle über einen ersten und zweiten Transistor verbunden sind, welche Strom leiten können und 45
abwechselnd den ersten und den zweiten Kern in
die Sättigung bringen, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, daß in den Primärwicklungen gleichzeitig
Strom fließt, und zwar für den einen Kern in Sätti-

gungs- und für den anderen Kern in Rückstellrich- 50 Multivibrator mit regelbarer Frequenz enthält zwei tung, daß die erste und die zweite Primärwicklung hochremanente Kerne 10 und 12 und zwei Schaltmit einem Paar Ausgangsklemmen verbunden ist, transistoren 14 und 16. Auf den Kern 10 sind Primär-

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richtungen.

Die Erfindung wird nachstehend in Verbindung mit den Zeichnungsfiguren beschrieben.

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines erfindungsgemäßen Multivibrators;

Fig. 2 zeigt das Schaltbild eines weiteren Multivibrators gemäß der Erfindung. Der in F i g. 1 dargestellte magnetisch gekoppelte

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wicklungen 18 und 20, eine Rückkopplungswicklung Die Frequenz des magnetisch gekoppelten Multi-22, eine Steuerwicklung24 und eine Vorspannungs- vibrators nach Fig. 1 ist abhängig von der Rückwicklung 26 gewickelt. Der Kern 12 trägt Primär- stellung der Kerne 10 und 12. Die Rückstellung kann wicklungen 28 und 30, eine Rückkopplungswicklung durch Ändern der Größe und Richtung des Stromes, 32, eine Steuerwicklung 34 und eine Vorspannungs- 5 der durch die Steuerschleife mit der Stromregelwicklung 36. Transistor 14 hat eine Basis 38, einen vorrichtung 58 und den Steuerwicklungen 24 und 34 Kollektor 40 und einen Emitter 42. Transistor 16 fließt, verändert werden. Fließt beispielsweise der weist eine Basis 44, einen Kollektor 46 und einen Strom in der Steuerschleife im Gegenzeigersinn, so Emitter 48 auf. Die Emitterelektroden 42 und 48 unterstützt er die Rückstellung in den Kernen 10 sind gemeinsam mit der negativen Klemme einer io und 12 und setzt die Frequenz des Multivibrators Batterie 50 verbunden. Die Primärwicklungen 18 herab. Fließt der Strom in der Schleife jedoch im und 28 sind parallel geschaltet und liegen zwischen Zeigersinn, so behindert er die Rückstellung der der positiven Klemme der Batterie 50 und dem Kerne 10 und 12, so daß die Frequenz des Multivi-Kollektor 46 des Transistors 16. Die Primärwicklun- brators ansteigt. Eine untere Frequenzgrenze kann gen 20 und 30 sind parallel geschaltet und liegen 15 durch Verwendung einer Vorspannungssteuerschleife zwischen der positiven Klemme der Batterie 50 und mit der Vorspannungsquelle 60 und den Vorspandem Kollektor 40 des Transistors 14. Eine Span- nungswicklungen 26 und 36 geschaffen werden. Danungsteilerschaltung mit den Widerständen 52 und 54 durch wird die Höhe der Sättigung der Kerne 10 liefert den Transistoren 14 und 16 über Widerstand und 12 festgelegt.

56 und Rückkopplungswicklungen 22 bzw. 32, die 20 Eine weitere Ausführungsform der Erfindung zeigt

mit den Basiselektroden 38 bzw. 44 verbunden sind, das Schaltbild nach F i g. 2. Der hier dargestellte

eine Vorspannung. Die Vorspannungswicklungen 26 Multivibrator weist zwei hochremanente Kerne 100

und 36 sind in Reihe geschaltet und bilden mit der und 102 und zwei Schalttransistoren 104 und 106

Vorspannungsquelle 60 und einem Widerstand 62 auf. Kern 100 trägt eine Primärwicklung 108, eine

eine geschlossene Schleife. Der Wicklungssinn der 25 Steuerwicklung 110, eine Rückkopplungswicklung 112

Wicklungen auf den Kernen 10 und 12 ist durch und eine Vorspannungswicklung 114. Kern 102 weist

Punkte angedeutet. Die Ausgangsgröße des Multivi- eine Primärwicklung 116, eine Steuerwicklung 118,

brators wird von den Klemmen 64 und 66, die mit eine Rückkopplungswicklung 120 und eine Vorspan-

den gemeinsamen Klemmen der parallel geschalteten nungswicklung 122 auf. Transistor 104 hat eine Basis

Primärwicklungen 18 und 28 bzw. 20 und 30 ver- 30 124, einen Kollektor 126 und einen Emitter 128.

bunden sind, entnommen. Transistor 106 weist eine Basis 130, einen Kollektor

, . . 132 und einen Emitter 134 auf. Die beiden Emitter

Arbeitsweise _{128 und 134 sind mJt der positiven} Klemme der

Angenommen, der Transistor 14 ist gerade leitend Batterie 136 verbunden. Die Primärwicklungen 108 geworden, und der Transistor 16 ist gesperrt. Tran- 35 und 116 sind parallel geschaltet und liegen zwischen sistor 14 bleibt dann leitend, wie durch die in der Kollektor 126 des Transistors 104 und Kollektor 132 Rückkopplungswicklung 22 induzierte Rückkopp- des Transistors 106. Eine Spannungsteilerschaltung lungsspannung vorgegeben, bis Kern 10 gesättigt ist. aus den Widerständen 138 und 140 liefert den Tranin diesem Zeitpunkt fällt die in Wicklung 22 indu- sistoren 104 und 106 über Widerstand 142 und die zierte Rückkopplungsspannung plötzlich auf Null. 40 Rückkopplungswicklungen 112 bzw. 120, die mit den Der Fluß in dem gesättigten Kern 10 fällt auf seinen Basen 124 bzw. 130 verbunden sind, eine Vorspan-Restwert und induziert dabei eine geringe Spannung nung. Die Vorspannungswicklungen 114 und 122 in der Rückkopplungswicklung 22, deren Polarität so sind in Reihe geschaltet und bilden eine Schleife mit ist, daß der Basis 38 eine negative Spannung züge- einem Widerstand 144, der Batterie 136 und einem führt wird, die den Transistor 14 weiter sperrt. 45 Vorspannungsregelwiderstand 146. Die Steuerwick-Gleichzeitig wird eine geringe Rückkopplungsspan- lungen 110 und 118 sind in Reihe geschaltet und nung in der Rückkopplungswicklung 32 induziert, bilden eine Schleife mit einer Stromregeleinrichderen Polarität so ist, daß der Basis 44 eine leicht tung 148.

positive Spannung zugeführt wird, so daß Transistor Ein nicht sättigbarer Leistungstransformator 150

16 leitend wird und leitet, bis Kern 12 gesättigt ist 50 hat eine in der Mitte angezapfte Primärwicklung 152,

und eine neue Periode beginnt. deren obere Hälfte mit 154 und deren untere Hälfte

In der Halbperiode, während der Transistor 14 mit 156 bezeichnet ist. Die negative Klemme der

leitend ist, wird die Spannung von der Batterie 50 Batterie 136 ist mit der Mittelanzapfung 151 der

den parallel geschalteten Primärwicklungen 20 und 30 Primärwicklung 152 verbunden. Kollektor 126 des

zugeführt, so daß der Strom in der Primärwicklung 20 55 Transistors 104 ist mit der äußeren Klemme der

für den Kern 10 in Sättigungsrichtung und in der oberen Hälfte 154 verbunden, während Kollektor 132

Primärwicklung 30 für den Kern 12 in Rückstell- des Transistors 106 mit der Außenklemme der unte-

richtung fließt. Daher wird die Rückstellung des ren Hälfte 156 der Primärwicklung 152 verbunden

Kernes 12 durch galvanische Kopplung der parallel ist. Der Wicklungssinn der Wicklungen auf den

geschalteten Primärwicklungen 20 und 30 erzielt. In 60 Kernen 100 und 102 ist durch Punkte angedeutet,

gleicher Weise fließt während der Periode, in der Der Multivibratorausgang kann über den Klemmen

Transistor 16 leitet und Transistor 14 gesperrt ist, 160 und 162 einer Ausgangswicklung 158 des Trans-

durch die Primärwicklung 28 ein Strom in Sättigungs- formators 150 abgenommen werden,

richtung für den Kern 12 und in der Primärwicklung Die Arbeitsweise der Schaltung nach F i g. 2 ist

ein Strom in Rückstellrichtung für den Kern 10. 65 ähnlich der nach Fig. 1. Nimmt man an, daß der

Die über den Klemmen 64 und 66 abgenommene Transistor 104 gerade leitend geworden ist und

Ausgangsgröße entspricht der Schaltweise der Tran- Transistor 106 gesperrt, so bleibt Transistor 104 so

sistoren 14 und 16. lange leitend, wie durch die in der Wicklung 112

induzierte Rückkopplungsspannung vorgegeben ist. Der oberen Hälfte 154 der Primärwicklung 152 wird eine Spannung zugeführt, deren Wert etwa der Batteriespannung der Batterie 136 entspricht. Durch die Transformatorwirkung wird in der unteren Hälfte 156 der Primärwicklung 152 eine Spannung induziert, so daß eine Gesamtspannung von etwa der Größe der doppelten Batteriespannung 136 über der gesamten Primärwicklung 152 auftritt. Diese Spannung wird wiederum den parallel geschalteten Primärwicklungen 108 und 116 zugeführt. Der in diesen Wicklungen fließende Strom hat für den Kern 100 Sättigungsrichtung bzw. für den Kern 102 Rückstellrichtung. Ist Kern 100 gesättigt, so fällt die in der Wicklung 112 induzierte Rückkopplungsspannung plötzlich auf Null, wodurch der Transistor 104 nichtleitend wird. Der Fluß im Kern 100 fällt dann auf seinen Restwert, wobei eine geringe Spannung in der Rückkopplungswicklung 112 induziert wird und der Basis 124 eine positive Spannung zugeführt wird, die den Transistor 104 weiter sperrt. Gleichzeitig wird eine geringe Rückkopplungsspannung in der Wicklung 120 induziert, wodurch der Basis 130 eine negative Spannung zugeführt wird, so daß der Transistor 106 leitend wird. Transistor 106 bleibt leitend, bis Kern 102 gesättigt ist und eine neue Periode beginnt. Die Frequenz der Spannung an den Ausgangsklemmen 160 und 162 ist von der Rückstellung der Kerne 100 und 102 abhängig. Die Rückstellung kann geregelt werden durch Ändern der Größe und Riehtung des durch die Steuerschleife mit den Steuerwicklungen 110 und 118 und der Stromregelvorrichtung 148 fließenden Stroms. Fließt der Strom in der Steuerschleife im Gegenzeigersinn, so unterstützt er die Rückstellung der Kerne 100 und 102 und setzt die Frequenz des Multivibrators herab. Fließt der Strom in der Schleife jedoch im Zeigersinn, so wird die Rückstellung der Kerne 100 und 102 behindert, woraus ein Ansteigen der Multivibratorfrequenz resultiert. Eine untere Betriebsfrequenzgrenze kann durch eine Vorspannungssteuerschleife mit der Vorspannungsquelle 136 in Reihe mit den Vorspannungswicklungen 114 und 122, einem Regelwiderstand 146 und einem Widerstand 144 errichtet werden. Die Höhe der Sättigung der Kerne 100 und 102 wird dadurch vorgegeben.

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Magnetisch gekoppelter Multivibrator mit zwei Transistoren und zwei Magnetkernen mit rechteckförmiger Hysteresisschleife, dadurch gekennzeichnet, daß auf diese Magnetkerne erste bzw. zweite parallel geschaltete Primärwicklungen (18, 20, 30, 32; 108, 116) gewickelt sind, die mit einer Energiequelle über erste und zweite Transistoren (14, 16; 104, 106) verbunden sind, welche Strom leiten können und abwechselnd den ersten und den zweiten Kern in die Sättigung bringen, wobei die Schaltung so ausgelegt ist, daß in den Primärwicklungen gleichzeitig Strom fließt, und zwar für den einen Kern in Sättigungs- und für den anderen Kern in Rückstellrichtung, daß die erste und die zweite Primärwicklung mit einem Paar Ausgangsklemmen (64, 66; 160, 162) verbunden ist und daß in jeder Kollektorleitung der beiden Transistoren zwei parallel geschaltete, gegensinnig gewickelte Induktivitäten angeordnet sind, von denen je eine je einem der beiden Magnetkerne zugeordnet ist.

2. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern (10,12) ein Paar Primärwicklungen (18, 20; 28, 30) trägt, wobei eine erste Primärwicklung des einen Kernes mit einer zweiten Primärwicklung des anderen Kernes verbunden ist.

3. Multivibrator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern eine Steuerwicklung (24, 34; 110, 118) aufweist und daß diese Steuerwicklungen in Reihe geschaltet sind.

4. Multivibrator nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Stromregelvorrichtung (58, 148) mit den Steuerwicklungen in Reihe geschaltet ist.

5. Multivibrator nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Kern eine Rückkopplungswicklung (22, 32; 112, 120) aufweist, und daß diese Wicklungen so angeordnet sind, daß sie den abwechselnden Betrieb der Schaltvonichrungen unterstützen.

6. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter (42,48,128,134) der Transistoren miteinander verbunden und über die Energiequelle (50, 136) mit den Primärwicklungen gekoppelt sind, daß die Kollektoren (40, 46; 126, 132) der Transistoren über die Primärwicklung auf dem ersten Kern bzw. die Primärwicklung auf dem zweiten Kern mit der Energiequelle verbunden sind und daß die Rückkopplungswicklungen (22,32,112,120) auf dem ersten und auf dem zweiten Kern Emitter- und Basiselektrode des ersten bzw. des zweiten Transistors verbinden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 939 115.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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