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DE1186495B - Multivibrator circuit with electronically adjustable pulse duration - Google Patents

Multivibrator circuit with electronically adjustable pulse duration

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Publication number
DE1186495B
DE1186495B DEF38457A DEF0038457A DE1186495B DE 1186495 B DE1186495 B DE 1186495B DE F38457 A DEF38457 A DE F38457A DE F0038457 A DEF0038457 A DE F0038457A DE 1186495 B DE1186495 B DE 1186495B
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
amplifier elements
multivibrator circuit
transistors
capacitors
circuit according
Prior art date
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Pending
Application number
DEF38457A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr Hans-Joachim Kopp
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Priority to DEF38457A priority Critical patent/DE1186495B/en
Publication of DE1186495B publication Critical patent/DE1186495B/en
Pending legal-status Critical Current

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    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
    • H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
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    • H03K3/281—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using means other than a transformer for feedback using at least two transistors so coupled that the input of one is derived from the output of another, e.g. multivibrator
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
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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.Mother vibrator circuit with electronically adjustable pulse duration The invention relates to a multivibrator circuit with an electronically adjustable Pulse duration for the simultaneous generation of square and sawtooth pulses that from two amplifier elements, for example electron tubes or transistors consists of switching elements that are mutually coupled via capacitors. In these known circuits, the pulse duration is set electronically the discharge current of the coupling capacitor, which determines the pulse duration, via the bias voltage of the resistance causing the discharge changed. These circuits are liable the disadvantage that the setting range for the pulse duration is only small.

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.To use a multivibrator up to an infinitely long pulse duration, i. H. Frequency zero to control, it has already been proposed to arrange diodes in series with the discharge resistors and to connect their anodes to the variable control voltage.

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.This control voltage must then be used for the special case of frequency zero be chosen negatively. If one disregards the frequency zero, this is also the case Switching the usable setting range for the frequency or pulse duration only low, since the setting security and constancy of the frequency towards zero frequency decrease greatly.

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.According to the invention, a novel solution is proposed, which with simple means allows a large adjustment range of the pulse duration and therein exists, the discharge of the capacitor of the multivibrator circuit, which determines the pulse duration by an amplifier element which is complementary to the amplifier elements used for switching to undertake. For example, an electron tube is used as an n-conductive switching element or an npn transistor is used, a p-conducting amplifier element is required for the discharge, for example a pnp transistor to be used. If the setting range for the Pulse duration defined as the ratio of the largest to the smallest that can be set Pulse duration, this setting range is calculated from the ratio of the largest to the smallest permissible current of the amplifier element used for discharging the capacitor. In order to achieve a large setting range, it is therefore desirable to use the permissible Limits these currents caused by the dimensioning of the circuit as far as possible far apart.

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.The upper limit of the discharge current results on the one hand from the maximum current and power loss conditions for discharging the capacitor used amplifier elements, on the other hand from the dimensioning of the rest Circuit arrangement.

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.The lower limit of the discharge current results from the application an electron tube as a switching element from the grid current and the leakage current of the called capacitor. In practice one has to use values in the order of fractions from microamps.

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.In connection with the basic invention, it is therefore appropriate to when using an electron tube as a switching element to enlarge the setting range the circuit arrangement, the amplifier element used to discharge the capacitor towards low residual current and low temperature dependence of this residual current to be selected, for example when using a transistor for this purpose, preferably to use a silicon transistor.

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.For the lower limit value of the discharge current when using a flat transistor as a switching element is its base-emitter current, which is necessary for full control essential. This current depends on the remaining circuit dimensions and the current amplification factor of the switching transistor.

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.According to the invention, therefore, in a corresponding development of the Invention, the circuit arrangement made such that when using a transistor as a switching element to enlarge the setting range of the circuit arrangement the switching transistor one or also further amplifier elements, for example transistors in collector circuit, upstream and when using a transistor as a discharge element of this in the manner already described as a silicon transistor is chosen. An example of a circuit design for the application of the invention to a multivibrator circuit arrangement for the purpose of electronic frequency setting is explained with reference to the drawing.

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.The trigger circuit consists of the n-conducting switching elements 1 and 2, for example electron tubes or npn transistors. The anode / collector of one tube / transistor is coupled to the grid / base of the other tube / transistor via capacitors 3 and 4 at points 17 and 18. As the discharge resistors controlled pnp transistors are 5 and 6. These are the lying in the base leads resistors 9 and 10 and 11 from the joint in this example, the control voltage source that is applied to 12, driven. Resistors 7 and 8 serve as external resistances for switching elements 1 and 2. The DC supply voltage is applied to terminals 14 and 15 . The circuit arrangement works in the known manner that one switching element is conductive, while the other is blocked. If, for example, the tube 1 is currently conducting, its anode potential is low; Via the capacitor 4 it blocks the tube 2, the anode potential of which is practically equal to the potential at terminal 15 . The collector current of the transistor 5 set via the control voltage at the terminal 12 flows through the grid cathode path of the tube 1 and controls it in the sense already mentioned. At the same time, transistor 6, also driven from 12, discharges coupling capacitor 4, since the collector current in flat transistors only depends to a small extent on the collector voltage (pentode characteristic), approximately in proportion to time. As soon as the discharge of the capacitor 4 has continued so far that the grid voltage of the tube 2 reaches the control range, and as a consequence its anode voltage drops and the tube 1 blocks via the capacitor 3 , the arrangement flips into the opposite state, in which the tube then 1 blocked and tube 2 is conductive, etc. At the anodes of tubes 1 and 2, for example at terminal 13, the generated square-wave voltage can be tapped. It is the peculiarity of the circuit according to the invention that a sawtooth-shaped voltage is picked up at the grids of tubes 1 and 2, for example at terminal 16. can, while in the known multivibrator circuit, in which resistors are used instead of the transistors 5 and 6 , only a voltage running according to an exponential function is available. The linearity of the sawtooth voltage generated, for example, at terminal 16 can be further improved in a known manner by an emitter resistor in the emitter lead of transistors 5 and 6. The resistor 11 is used to adjust the current amplification factors of the discharge transistors 5 and 6 so that the ratio of pulse duration to pulse pause does not change when the common control voltage connected to terminal 12 changes. With an executed multivibrator switching arrangement according to the drawing, a setting ratio of 1000: 1 was achieved without difficulty.

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.The principle of the circuit arrangement according to the invention does not change if, for example, p or pnp conductors are used as switching elements and n or npn conductors are used as charging elements, provided that only discharge and switching elements are complementary to one another. The principle of the circuit arrangement according to the invention can also be applied not only to self-oscillating multivibrators, for example the arrangement described in the circuit, but also to univibrators in which, in a known manner, there is a capacitive coupling of the switching elements, which determines the pulse duration, and a galvanic coupling.

Claims (2)

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. 1. A multivibrator circuit with electronically adjustable pulse width for the simultaneous generation of rectangular and sawtooth pulses, consisting -zeichnet d a d u rch g e k hen of two amplifier elements for switching, for example, electron tubes or transistors which are coupled mutually through capacitors, that to discharge the capacitors the control-side poles (17, 18) of the capacitors are connected to the amplifier elements (1 and 2) complementary amplifier elements, for example the collectors of transistors (5 and 6) , the emitter of which is connected to a pole (15) of the supply source are connected and their base control takes place individually or jointly via the resistors (9 and 10 and 11) from the control voltage source (12). 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. 2. Multivibrator circuit according to claim 1, characterized in that silicon transistors with a low residual current are preferably used as amplifier elements for discharging the capacitors. 3. Multivibrator circuit according to claim 1, characterized in that electron tubes, preferably pentodes, are used as amplifier elements for switching pnp transistors and as amplifier elements for discharging the capacitors. 4. Multivibrator circuit according to Claims 1 to 3, characterized in that when a transistor is used as a switching element, one or more amplifier elements, for example transistors, are connected upstream of this. 5. Multivibrator circuit according to claims 1 to 4, characterized. that only one coupling is capacitive (e.g. 3) , the other (e.g. 4) is galvanic, for example via ohmic resistors. Considered publications: German Auslegeschriften No. 1139 876, 1 042 641; U.S. Patent No. 2,757,282.
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