DE1256690B

DE1256690B - Multivibrator with changeable time behavior

Info

Publication number: DE1256690B
Application number: DES92327A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Gottf Conrad-Billroth
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1963-08-29
Filing date: 1964-07-29
Publication date: 1967-12-21

Description

Multivibrator mit veränderbarem Zeitverhalten Bei Multivibratoren üblicher Bauart wird die Steuerspannung der in den Multivibratorzweigen eingeschalteten elektronischen Schaltelemente (Röhren, Transistoren od. dgl.) aus Kondensator-Entladestromkreisen gewonnen. Ein astabiler Multivibrator üblicher Bauart ist in F i g. 1 der Zeichnung dargestellt. Mit T 1 und T 2 sind zwei in die beiden Multivibratorzweige eingeschaltete Transistoren bezeichnet. Die Basis jedes der beiden Transistoren ist an je einem im Entladestromkreis je eines Kondensators C1 bzw. C2 liegenden Widerstandes R1 bzw. R2 geschaltet. Die Kondensatoren Cl und C2 werden über die Kollektorwiderstände K2 bzw. K1 der Transistoren T 2 bzw. T 1 aufgeladen. Die Zeitdauer des Impulses bzw. der Impulspause ist durch die Zeitkonstanten R 1 - C 1 bzw. R 2 - C2 bestimmt (wobei hier mit R 1. . ., Cl ... die Widerstands- bzw. Kapazitätswerte gemeint sind). Durch Veränderung der Widerstandswerte R 1 bzw. R 2 kann die Dauer der Impulse bzw. Impulspausen in einem gewissen Bereich stufenlos eingestellt werden. Diese Widerstandswerte können aber nicht beliebig stark verändert werden. Die untere Grenze des Widerstandswertes ist durch den maximal zulässigen Basisstrom des Transistors gegeben, die obere Grenze durch den zur Sättigung des Transistors notwendigen Strom. In der Praxis kommt man daher im allgemeinen auf einen maximalen Einstellbereich von etwa 1:5. Wird ein größerer Einstellbereich benötigt, so ist eine Umschaltung der Kondensatoren erforderlich.Multivibrator with variable time behavior In multivibrators of conventional design, the control voltage of the electronic switching elements (tubes, transistors or the like) switched on in the multivibrator branches is obtained from capacitor discharge circuits. An astable multivibrator of conventional design is shown in FIG. 1 of the drawing. T 1 and T 2 denote two transistors connected to the two multivibrator branches. The base of each of the two transistors is connected to a resistor R1 or R2 located in the discharge circuit, one capacitor C1 or C2. The capacitors Cl and C2 are charged via the collector resistors K2 and K1 of the transistors T 2 and T 1, respectively. The duration of the pulse or the interpulse period is determined by the time constants R 1 - C 1 or R 2 - C2 (where R 1 ..., Cl ... means the resistance or capacitance values). By changing the resistance values R 1 or R 2 , the duration of the pulses or pulse pauses can be set continuously within a certain range. However, these resistance values cannot be changed as much as desired. The lower limit of the resistance value is given by the maximum permissible base current of the transistor, the upper limit by the current necessary to saturate the transistor. In practice, a maximum setting range of about 1: 5 is generally achieved. If a larger setting range is required, the capacitors must be switched over.

Es wurde bereits ein astabiler Multivibrator mit zwei in Emitterschaltung angeordneten Transistoren vorgeschlagen, dessen Schaltfrequenz durch die Umladezeit der Koppelkondensatoren festgelegt ist und wobei zur Sicherung eines frequenzstabilen Verhaltens bei das Durchlaßverhalten der Transistoren beeinflussenden Temperaturänderungen temperaturabhängige Widerstände in den Lade- bzw. Entladekreis der Kondensatoren geschaltet sind. Bei diesem astabilen Multivibrator sind zum Zweck einer Erhöhung der Frequenzstabilität bei Temperaturschwankungen die den Basiselektroden der beiden Transistoren zugeordneten Belegungen der beiden Koppelkondensatoren über je eine Diode mit einem an Emitterpotential geschalteten temperaturabhängigen gemeinsamen Widerstand geschaltet. Dabei sollen Veränderungen des Zeitverhaltens vermieden werden.There was already an astable multivibrator with two emitter circuits arranged transistors proposed, its switching frequency by the recharging time the coupling capacitors is fixed and whereby to ensure a frequency stable Behavior in the case of temperature changes affecting the on-state behavior of the transistors temperature-dependent resistances in the charging or discharging circuit of the capacitors are switched. This astable multivibrator is for the purpose of elevation the frequency stability in the event of temperature fluctuations affecting the base electrodes of the two Assignments of the two coupling capacitors assigned to transistors via one each Diode with a temperature-dependent common connected to the emitter potential Resistance switched. Changes in the behavior over time should be avoided.

Gegenstand der Erfindung ist ein Multivibrator mit veränderbarem Zeitverhalten, bei dem als Steuerspannung für die in den Multivibratorzweigen liegenden Schaltelemente (Röhren, Transistoren od. dgl.) eine Teilspannung eines Kondensator-Entladestromkreises dient. Der erfindungsgemäße Multivibrator weist trotz einfachem Aufbau einen gegenüber den bekannten Ausführungen wesentlich erweiterten Einstellbereich auf und ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein zusätzlicher Kondensator-Entladestromkreis vorgesehen ist, in den ein nichtlinearer Widerstand mit zur Einstellung der Entladezeit des Kondensators einstellbarem Widerstandswert eingeschaltet ist. Die einfachste Ausführung des veränderbaren nichtlinearen Widerstandes besteht aus einer während der Kondensatorentladung leitenden Diode mit vorgeschaltetem veränderbarem ohmschen Widerstand. Es können entweder die Kondensator-Entladestromkreise beider Multivibratorzweige oder aber auch nur der Entladestromkreis eines einzigen Multivibratorzweiges erfindungsgemäß mit je einem zusätzlichen Entladestromkreis mit nichtlinearem Widerstand versehen werden.The subject of the invention is a multivibrator with variable time behavior, in the case of the control voltage for the switching elements located in the multivibrator branches (Tubes, transistors or the like) a partial voltage of a capacitor discharge circuit serves. The multivibrator according to the invention has one opposite, despite its simple structure the known designs on a much wider setting range and is therefore characterized in that at least one additional capacitor discharge circuit is provided is in which a non-linear resistor is used to set the discharge time of the Capacitor adjustable resistance value is switched on. The simplest execution of the variable non-linear resistance consists of one during the capacitor discharge conductive diode with an upstream variable ohmic resistance. It can either the capacitor discharge circuits of both multivibrator branches or else also only the discharge circuit of a single multivibrator branch according to the invention each provided with an additional discharge circuit with non-linear resistance will.

Wenn bei einem astabilen Multivibrator die Kondensatoren beider Multivibratorzweige mit getrennten zusätzlichen Entladestromkreisen versehen werden, lassen sich sowohl die Impulslängen als auch die Impulspausen unabhängig voneinander einstellen. Wenn jedoch eine gleichzeitige Einstellung der Impulslängen und -pausen erwünscht ist, erweist es sich als zweckmäßig, die zusätzlichen Kondensator-Entladestromkreise so auszubilden, daß sie eigene Dioden, jedoch einen gemeinsamen veränderbaren ohmschen Widerstand aufweisen.If in an astable multivibrator the capacitors of both multivibrator branches be provided with separate additional discharge circuits, can be both set the pulse lengths and the pulse pauses independently of each other. if however, simultaneous setting of the pulse lengths and pauses is desirable, it proves to be expedient to use the additional capacitor discharge circuits to train so that they have their own diodes, but a common variable ohmic Have resistance.

Auch das Zeitverhalten monostabiler Multivibratoren läßt sich erfindungsgemäß durch einen zusätzlichen Kondensator-Entladestromkreis innerhalb weiter Grenzen ändern.The time behavior of monostable multivibrators can also be determined according to the invention through a additional capacitor discharge circuit within continue to change boundaries.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den F i g. 2 bis 4 der Zeichnung dargestellt.Embodiments of the invention are shown in FIGS. 2 to 4 of the Drawing shown.

F i g. 2 und 3 zeigen astabile Multivibratoren, während in F i g. 4 ein monostabiler Multivibrator dargestellt ist.F i g. 2 and 3 show astable multivibrators, while in FIG. 4 shows a monostable multivibrator.

Ebenso wie in Fig. 1 sind bei den Ausführungen nach den F i g. 2 bis 4 mit T 1 und T 2 die Transistoren der beiden Multivibratorzweige bezeichnet, mit C I und C 2 die Kopplungskondensatoren zwischen den beiden Multivibratorzweigen und mit R 1 bzw. R 2 die festen Entladewiderstände der Kondensatoren C 1 bzw. C 2. Die zusätzlichen Entladestromkreise der Kondensatoren verlaufen über Dioden D 1 und D 2 sowie über diesen Dioden nachgeschaltete veränderbare ohmsche Widerstände R 3 und R4. Mit K1 und K2 sind Kollektorwiderstände der Transistoren T 1 und T 2 bezeichnet.As in FIG. 1, in the embodiments according to FIGS. 2 to 4 with T 1 and T 2 denote the transistors of the two multivibrator branches, with CI and C 2 the coupling capacitors between the two multivibrator branches and with R 1 and R 2 the fixed discharge resistors of the capacitors C 1 and C 2. The additional discharge circuits of the capacitors run via diodes D 1 and D 2 as well as variable ohmic resistors R 3 and R4 connected downstream of these diodes. Collector resistances of the transistors T 1 and T 2 are denoted by K1 and K2.

In dem Zeitpunkt, in dem der Transistor T2 aus dem gesperrten Zustand in den gesättigten Zustand übergeht, wird der an seinem Kollektor auftretende Spannungssprung durch den Kondensator C l auf die Basis des Transistors T1 übertragen. Dort entsteht dadurch eine gegenüber Erde positive Spannung, wodurch der Transistor T I gesperrt wird. Der Kondensator C 1. wird nun über den gesättigten Transistor T2 und einerseits über den Widerstand R 1 gegen die negative Betriebsspannung - U und andererseits über die Diode D 1 und den Widerstand R 3 gegen Erdpotential entladen. Sobald sich die Spannung an der Basis des Transistors TI dem Erdpotential bis auf die Restspannung der Diode D 1 genähert hat, beginnt diese zu sperren, und der Kondensator C 1 wird nur mehr über den Widerstand R 1 entladen, bis die Basisspannung so weit gegen die negative Betriebsspannung angstiegen ist, daß der Transistor T1 leitend wird. Der Widerstand R 3 ist hierbei so zu wählen, daß der Entiadestrom des Kondensators C 1 den zulässigen Kollektorstrom des Transistors T2 nicht übersteigt.At the time in which the transistor T2 from the blocked state goes into the saturated state, the voltage jump occurring at its collector transferred through the capacitor C l to the base of the transistor T1. There arises as a result, a positive voltage with respect to earth, whereby the transistor T I is blocked will. The capacitor C1 is now over the saturated transistor T2 and on the one hand via the resistor R 1 to the negative operating voltage - U and on the other hand discharged through the diode D 1 and the resistor R 3 to ground potential. As soon as the voltage at the base of the transistor TI corresponds to the earth potential except for the residual voltage the diode D 1 has approached, this begins to block, and the capacitor C 1 becomes only discharged through the resistor R 1 until the base voltage is so far against the negative operating voltage has risen that the transistor T1 is conductive. Of the Resistance R 3 is to be chosen so that the discharge current of the capacitor C. 1 does not exceed the permissible collector current of transistor T2.

Die Entladezeit des Kondensators C I vom Zeitpunkt, in dem der Transistor TI. gesperrt wird, bis zu dem Zeitpunkt, in dem er leitend wird, läßt sich somit in zwei Teile zerlegen: Während des ersten Teiles, in dem die Spannung des Kondensators C1 von der Anfangsspannung bis auf eine Spannung, die um die Diodenrestspannung positiv gegenüber Erdpotential ist, abgefallen ist, läßt sich die Entladezeit in weiten Grenzen durch Verändern des Widerstandes R 3 variieren. Im zweiten Teil ist die Entladezeit durch den Widerstand R 1 und durch die Summe der Diodenrestspannung und der Basis-Emitter-Restspannung des Transistors gegeben. Diese Zeit läßt sich durch Verwendung von Halbleitern mit geringer Restspannung kurz machen.The discharge time of the capacitor C I from the time the transistor TI. is blocked until the point in time in which it becomes conductive, can thus Split into two parts: During the first part, the voltage of the capacitor C1 from the initial voltage to a voltage around the residual diode voltage is positive with respect to earth potential, has fallen, the discharge time can be in vary widely by changing the resistance R 3. The second part is the discharge time through the resistor R 1 and the sum of the residual diode voltage and the residual base-emitter voltage of the transistor. This time is short by using semiconductors with low residual voltage.

Wegen der Symmetrie der Schaltung bestehen die gleichen Zusammenhänge auch für den Transistor T2. Mit der Schaltung nach F i g. 2 können Impuls-und Pausendauer eines astabilen Multivibrators unabhängig voneinander mittels der Widerstände R 3 und R 4 eingestellt werden. Bei der Schaltung nach F i g. 3 sind die über die Dioden D 1 und D 2 führenden Entladestromkreise zusammengefaßt und über einen gemeinsamen Widerstand R 5 geführt, mittels dessen Impuls- und Pausendauer zugleich eingestellt werden können.Because of the symmetry of the circuit, the same relationships also exist for transistor T2. With the circuit according to FIG. 2, the pulse and pause duration of an astable multivibrator can be set independently of one another by means of the resistors R 3 and R 4. In the circuit according to FIG. 3, the discharge circuits leading via the diodes D 1 and D 2 are combined and led via a common resistor R 5, by means of which the pulse and pause duration can be set at the same time.

Die erfindungsgemäße Schaltung ist, wie an Hand der F i g. 4 dargestellt, auch für monostabile Multivibratoren geeignet. Im instabilen Zustand, in dem der Transistor T1 gesperrt ist, treten die gleichen Vorgänge auf, wie sie für eine Schaltphase des astabilen Multivibrators beschrieben worden sind. Wenn die Basisvorspannung des Transistors T2 dabei durch einen gemeinsamen Emitterwiderstand erzeugt wird, muß dieser durch einen genügend großen Kondensator überbrückt werden, da sonst der Emitterwiderstand in Serie zu den Widerständen R 1 und R 3 im Entladestromkreis des Kondensators C 1 liegt und der Zeitbereich dadurch eingeengt wird.The circuit according to the invention is, as shown in FIG. 4 shown, also suitable for monostable multivibrators. In the unstable state in which the When transistor T1 is blocked, the same processes occur as for a switching phase of the astable multivibrator have been described. When the base bias of the transistor T2 is generated by a common emitter resistor, this must be bridged by a sufficiently large capacitor, otherwise the Emitter resistor in series with resistors R 1 and R 3 in the discharge circuit of the capacitor C 1 and the time range is narrowed.

Claims

Claims: 1. Multivibrator with variable time behavior, in which as a control voltage for the transistors in the multivibrator branches a partial voltage of a capacitor discharge circuit is used, characterized in that that at least one additional capacitor discharge circuit is provided in a non-linear resistor to adjust the discharge time of the capacitor adjustable resistance value is switched on.

2. Multivibrator according to claim 1, characterized in that as a variable voltage-dependent resistor a conductive diode during the capacitor discharge with an upstream variable ohmic resistance is used.

3. Multivibrator according to claim 2 with astable behavior, characterized in that the additional capacitor discharge circuits of both Multivibrator branches own diodes, but a common, changeable ohmic one Have resistance.

4. Multivibrator according to claim 2 with monostable behavior with a common emitter resistance, the transistors switched on in the multivibrator branches, characterized in that the emitter resistance is connected in parallel with a capacitor with a high capacitance compared to the time-determining capacitors. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1 042 641. Older patents considered: German Patent No. 1,167,383. A priority document was laid out when the application was published.