DE1186495B - Multivibrator-Schaltung mit elektronisch einstellbarer Impulsdauer - Google Patents

Description

• Muttivibrator-Schaltung mit elektronisch einstellbarer Impulsdauer Die Erfindung bezieht sich auf eine Multivibrator-Schaltung mit elektronisch einstellbarer Impulsdauer zur gleichzeitigen Erzeugung von Rechteck- und Sägezahnimpulsen, die aus zwei Verstärkerelementen, beispielsweise Elektronenröhren oder Transistoren als Schaltelemente besteht, die über Kondensatoren wechselseitig gekoppelt sind. Bei diesen bekannten Schaltungen Wird zur elektronischen Einstellung der Impulsdauer der Entladestrom des die Impulsdauer bestimmenden Koppelkondensators über die Vorspannung des die Entladung bewirkenden Widerstandes verändert. Diesen Schaltungen haftet der Nachteil an, daß der Einstellbereich für die Impulsdauer nur gering ist.
• Um einen Multivibrator bis zu einer unendlich langen Impulsdauer, d. h. Frequenz Null, zu steuern, wurde bereits vorgeschlagen, Dioden in Serie mit den Entladewiderständen anzuordnen und deren Anoden an die variable Steuerspannung zu legen.
• Für den Spezialfall der Frequenz Null muß dann diese Steuerspannung negativ gewählt werden. Sieht man von der Frequenz Null ab, so ist auch bei dieser Schaltung der ausnutzbare Einstellbereich für die Frequenz bzw. Impulsdauer nur gering, da zur Frequenz Null hin die Einstellsicherheit und Konstanz der Frequenz stark abnehmen.
• Erfindungsgemäß wird eine neuartige Lösung vorgeschlagen, welche mit einfachen Mitteln einen großen Einstellbereich der Impulsdauer erlaubt und darin besteht, die Entladung des die Impulsdauer bestimmenden Kondensators der Multivibrator-Schaltung durch ein zu den zum Schalten verwendeten Verstärkerelementen komplementäres Verstärkerelement vorzunehmen. Wird beispielsweise als n-leitendes Schaltelement eine Elektronenröhre oder ein npn-Transistor verwendet, so ist für die Entladung ein p-leitendes Verstärkerelement, beispielsweise ein pnp-Transistor, einzusetzen. Wird der Einstellbereich für die Impulsdauer definiert als das Verhältnis der größten zur kleinsten einstellbaren Impulsdauer, so errechnet sich dieser Einstellbereich aus dem Verhältnis des größten zum kleinsten zulässigen Strom des zur Entladung,des Kondensators verwendeten Verstärkerelementes. Zur Erzielung eines großen Einstellbereiches ist es daher wünschenswert, die zulässigen Grenzen dieser durch die Dimensionierung der Schaltung bedingten Ströme möglichst weit auseinanderzulegen.
• Die obere Grenze des Entladestromes ergibt sich einerseits aus den maximalen Strom- und Verlustleistungsbedingungen des zur Entladung des Kondensators verwendeten Verstärkerelernentes, andererseits aus der Dimensionierung der übrigen Schaltungsanordnung.
• Der untere Grenzwert des Entladestromes ergibt sich bei Anwendung einer Elektronenröhre als Schaltelement aus dem Gitterstrom und dem Leckstrom des genannten Kondensators. In der Praxis muß man mit Werten in Höhe von Bruchteilen von Mikroampere rechnen.
• In Verbindung mit der grundsätzlichen Erfindung ist es daher zweckmäßig, bei Anwendung einer Elektronenröhre als Schaltelement zur Vergrößerung des Einstellbereiches der Schaltungsanordnung das zur Entladung des Kondensators verwendete Verstärkerelement auf geringen Reststrom und geringe Temperaturabhängigkeit dieses Reststromes hin auszusuchen, beispielsweise bei Einsatz eines Transistors für diesen Zweck, vorzugsweise einen Siliziumtransistor zu verwenden.
• Für den unteren Grenzwert des Entladestromes bei Anwendung eines Flächentransistors als Schaltelement ist dessen zum vollständigen Durchsteuern notwendiger Basis-Emitter-Strom maßgeblich. Dieser Strom hängt ab von der übrigen Schaltungsdimensionierung und dem Stromverstärkungsfaktor des schaltenden Transistors.
• Erfindungsgemäß wird daher in einer entsprechenden Weiterbildung der Erfindung die Schaltungsanordnung derart getroffen, daß bei Anwendung eines Transistors als Schaltelement zur Vergrößerung des Einstellbereiches der Schaltungsanordnung dem Schalttransistor ein oder auch weitere Verstärkerelemente, beispielsweise Transistoren in Kollektorschaltung, vorgeschaltet werden und bei Anwendung eines Transistors als Entladeelement dieser in der schon beschriebenen Weise als Siliziumtransistor gewählt wird. Eine beispielsweise schaltungsmäßige Ausführung für die Anwendung der Erfindung auf eine Multivibrator-Schaltanordnung zum Zwecke der elektronischen Frequenzeinstellung wird an Hand der Zeichnung erläutert.
• Die Kippschaltung besteht aus den n-leitenden Schaltelementen 1 und 2, beispielsweise Elektronenröhren oder npn-Transistoren. Jeweils die Anode/ Kollektor der einen Röhre/Transistor ist mit dem Gitter/Basis der anderen Röhre/Transistor über die Kondensatoren 3 und 4 an den Punkten 17 und 18 angekoppelt. Als Entladewiderstände dienen die gesteuerten pnp-Transistoren 5 und 6. Diese werden über die in den Basiszuleitungen liegenden Widerstände 9 bzw. 10 und 11 aus der in diesem Beispiel gemeinsamen Steuerspannungsquelle, die an 12 angelegt wird, angesteuert. Als Außenwiderstände für die Schaltelemente 1 und 2 dienen die Widerstände 7 und 8. Die Versorgungsgleichspannung wird an die Klemmen 14 und 15 angelegt. Die Schaltüngsanordnung arbeitet in der bekannten Weise, daß ein Schaltelement leitend, das andere hingegen gesperrt ist. Ist beispielsweise gerade die Röhre 1 leitend, so ist ihr Anodenpotential niedrig; über den Kondensator 4 sperrt sie die Röhre 2, deren Anodenpotential praktisch gleich dem Potential an Klemme 15 ist. Der über die Steuerspannung an der Klemme 12 eingestellte Kollektorstrom des Transistors 5 fließt über die Gitter Katoden-Strecke der Röhre 1 und steuert sie in dem schon genannten Sinne durch. Gleichzeitig entlädt der ebenfalls aus 12 angesteuerte Transistor 6 den Koppelkondensator 4, und zwar, da bei Flächentransistoren der Kollektorstrorn nur in geringem Maße von der Kollektorspannung abhängt (Pentodencharakteristik), angenähert zeitproportional. Sobald die Entladung des Kondensators4 so weit fortgescMtten ist, daß die Gitterspannung der Röhre 2 in den Steuerbereich gelangt, und als Folge davon ihre Anodenspannung absinkt und über den Kondensator 3 die Röhre 1 sperrt, kippt die Anordnung in den entgegengesetzten Zustand, bei dem dann Röhre 1 gesperrt und Röhre 2 leitend ist usf. An den Anoden der Röhren 1 und 2, beispielsweise an der Klemme 13, kann die erzeugte Rechteckspannung abgenommen werden. Es ist die Eigentümlichkeit der erfindungsgemäßen Schaltung, daß an den Gittern der Röhren 1 und 2, beispielsweise also an der, Klemme 16, eine sägezahnförrnige Spannung abgenommen werden. kann, während bei der bekannten Multivibrator-Schaltung, bei der Widerstände an Stelle der Transistoren 5 und 6 verwendet werden, lediglich eine nach einer e-Funktion verlaufende Spannung zur Verfügung steht. Die Linearität der beispielsweise an der Klemme 16 entstehenden Sägezahnspannung kann in bekannter Weise durch einen Emitterwiderstand in der Emitterzuleitung der Transistoren 5 und 6 noch verbessert werden. Der Widerstand 11 dient zum Abgleich der Stromverstärkungsfaktoren der Entladetransistoren 5 und 6, damit bei Veränderung der gemeinsamen an die Klemme 12 angeschlossenen Steuerspannung sich das Verhältnis von Impulsdauer zu Impulspause nicht ändert. Mit einer ausgeführten Multivibrator-Schaltanordnung gemäß der Zeichnung wurde ohne Schwierigkeit ein Einstellverhältnis von 1000: 1 erreicht.
• Das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung ändert sich nicht, wenn beispielsweise als Schaltelemente p- oder pnp-Leiter und als Aufladeelemente n- oder npn-Leiter eingesetzt werden, sofern nur Entlade- und Schaltelemente komplementär zueinander sind. Das Prinzip der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung läßt sich weiterhin nicht nur auf selbstschwingende Multivibratoren, beispielsweise der in der Schaltung beschriebenen Anordnung, anwenden, sondern genauso auch auf Univibratoren, bei denen in bekannter Weise eine kapazitive, die Impulsdauer bestimmende und eine galvanische Kopplung der Schaltelemente vorliegt.

Claims (2)

1. Patentansprüche: 1. Multivibrator-Schaltung mit elektronisch einstellbarer Impulsdauer zur gleichzeitigen Erzeugung von Rechteck- und Sägezahnimpulsen, bestehend aus zwei Verstärkerelementen zum Schalten, beispielsweise Elektronenröhren oder Transistoren, die über Kondensatoren wechselseitig gekoppelt sind, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß zur Entladung der Kondensatoren die steuerseitigen Pole (17, 18) der Kondensatoren mit zu den Verstärkerelementen (1 und 2) komplementären Verstärkerelementen, beispielsweise den Kollektoren von Transistoren (5 und 6) verbunden sind, deren Emitter an einen Pol (15) der Speisequelle angeschlossen sind und deren Basisansteuerung einzeln oder gemeinsam über die Widerstände (9 und 10 und 11) aus der Steuerspannungsquelle (12) erfolgt.
2. 2. Multivibrator-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerelemente zum Entladen der Kondensatoren vorzugsweise Siliziumtransistoren mit geringem Reststrom verwendet werden. 3. Multivibrator-Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Verstärkerelemente zum Schalten pnp-Transistoren und als Verstärkerelemente zum Entladen der Kondensatoren Elektronenröhren, vorzugsweise Pentoden, verwendet werden. 4. Multivibrator-Schaltung nach Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Transistors als Schaltelement diesem ein oder mehrere Verstärkerelemente, beispielsweise Transistoren, vorgeschaltet werden. 5. Multivibrator-Schaltung nach Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet. daß nur die eine Kopplung kapazitiv (z. B. 3) erfolgt, die andere (z. B. 4) galvanisch ausgebildet ist, beispielsweise über Ohmsche Widerstände. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1139 876, 1042 641; USA.-Patentschrift Nr. 2 757 282.