DE1267247B - Frequency-controlled multivibrator circuit with safe oscillation behavior - Google Patents
Frequency-controlled multivibrator circuit with safe oscillation behaviorInfo
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- H03K3/282—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 astable
- H03K3/2823—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 astable using two active transistor of the same conductivity type
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Description
BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 40S7WW PATENTAMTFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY GERMAN 40S7WW PATENT OFFICE
AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL
Int. α.:Int. α .:
H03kH03k
Nummer: Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:Number: File number: Filing date: Display date:
1267 247
P 12 67 247.8-31
26. November 1965
2. Mai 19681267 247
P 12 67 247.8-31
November 26, 1965
May 2, 1968
Die Erfindung betrifft eine Multivibratorschaltung mit in Abhängigkeit von einer Steuerspannung einstellbarer Frequenz, bestehend aus zwei Verstärkerelementen, die über Kondensatoren wechselseitig gekoppelt sind, die mit einer Spannungsquelle über die gesteuerten Elektrodenstrecken von Verstärkerelementen in Verbindung stehen, an deren Steuerelektroden die Steuerspannung angelegt ist.The invention relates to a multivibrator circuit which can be set as a function of a control voltage Frequency, consisting of two amplifier elements, which are mutually coupled via capacitors are connected to a voltage source via the controlled electrode paths of amplifier elements are connected to the control electrodes of which the control voltage is applied.
Es sind bereits Multivibratorschaltungen aus zwei Verstärkerelementen, die über Kondensatoren wechselseitig gekoppelt sind, bekannt, bei denen zur elektronischen Einstellung der Frequenz der Entladestrom des die Impulsdauer bestimmenden Koppelkondensators über die Vorspannung des die Entladung bewirkenden Widerstandes verändert wird.There are already multivibrator circuits made up of two amplifier elements, which alternate via capacitors are coupled, known in which to electronically adjust the frequency of the discharge current of the coupling capacitor, which determines the pulse duration, via the bias voltage of the discharge causing resistance is changed.
Nach einem älteren Vorschlag wird ein großer Einstellbereich der Frequenz bei einem Multivibrator aus zwei Verstärkerelementen, die über Kondensatoren wechselseitig gekoppelt sind, dadurch ermöglicht, daß die Kondensatoren über die gesteuerten Elektrodenstrecken von Verstärkerelementen entladen werden, an deren Steuerelektroden die Steuerspannung angelegt wird. Falls nun bei der Multivibratorschaltung nach dem älteren Vorschlag zur Erzielung einer hohen Frequenz eine hohe Steuerspannung an die Steuerelektroden der mit den Kondensatoren in Verbindung stehenden Verstärkerelemente angelegt wird, können unter Umständen die über die Kondensatoren wechselseitig gekoppelten Verstärkerelemente der Multivibratorschaltung zur Sättigung getrieben werden, so daß die Multivibratorschaltung zu schwingen aufhört und auch nach Abfall der Steuerspannung auf Grund der im Sättigungszustand befindlichen Verstärkerelemente nicht wieder anschwingen kann.According to an older proposal, a large setting range of the frequency is used in a multivibrator consisting of two amplifier elements that are mutually coupled via capacitors, thereby making it possible to that the capacitors are discharged via the controlled electrode sections of amplifier elements to whose control electrodes the control voltage is applied. If now with the multivibrator circuit according to the older proposal to achieve a high frequency, a high control voltage to the control electrodes of the amplifier elements connected to the capacitors is applied, the mutually coupled via the capacitors may under certain circumstances Amplifier elements of the multivibrator circuit are driven to saturation, so that the multivibrator circuit ceases to oscillate and also after a drop in the control voltage due to the state of saturation located amplifier elements can not start to oscillate again.
Nach der Erfindung wird nun ein sicheres Anschwingen der Multivibratorschaltung der eingangs
genannten Art dadurch gewährleistet, daß in Reihe zu den gesteuerten Elektrodenstrecken der Verstärkerelemente
ein Element mit steuerbarer Leitfähigkeit vorgesehen ist, das bei nichtschwingendem
Multivibrator hochohmig ist und durch das Ausgangssignal des Multivibrators in den niederohmigen
Zustand gesteuert wird. Insbesondere ist das Element mit steuerbarer Leitfähigkeit ein Transistor,
dessen Basiselektrode mit dem Ausgang des Multivibrators verbunden ist und dessen Kollektor-Emitter-Strecke
in Reihe zu den gesteuerten Elektrodenstrecken der Verstärkerelemente liegt. Der Transistor
wird normalerweise durch das vom Ausgang stammende Gleichgewicht der Ausgangssignale des Multivibrators
in den Sättigungszustand vorgespannt, so-Frequenzgesteuerte Multivibratorschaltung mit
sicherem AnschwingverhaltenAccording to the invention, a reliable oscillation of the multivibrator circuit of the type mentioned is ensured in that an element with controllable conductivity is provided in series with the controlled electrode sections of the amplifier elements, which is high-resistance when the multivibrator is not vibrating and is in the low-resistance state due to the output signal of the multivibrator is controlled. In particular, the element with controllable conductivity is a transistor whose base electrode is connected to the output of the multivibrator and whose collector-emitter path is in series with the controlled electrode paths of the amplifier elements. The transistor is normally biased into the saturation state by the equilibrium of the output signals of the multivibrator coming from the output, so frequency-controlled multivibrator circuit with
safe starting behavior
Anmelder:Applicant:
The Bunker-Ramo Corporation,The Bunker-Ramo Corporation,
Canoga Park, Calif. (V. St. A.)Canoga Park, Calif. (V. St. A.)
Vertreter:Representative:
Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,Dipl.-Ing. M. Licht, Dr. R. Schmidt,
Dipl.-Wirtsch.-Ing. A. HansmannDipl.-Wirtsch.-Ing. A. Hansmann
und Dipl.-Phys. S. Herrmann, Patentanwälte,and Dipl.-Phys. S. Herrmann, patent attorneys,
8000 München 2, Theresienstr. 338000 Munich 2, Theresienstr. 33
Als Erfinder benannt:
James Nelson Sheetz,
Michigan City, Ind. (V. St. A.)Named as inventor:
James Nelson Sheetz,
Michigan City, Ind. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 27. November 1964
(414 253)Claimed priority:
V. St. v. America November 27, 1964
(414 253)
lange letzterer schwingt. Falls jedoch der Multivibrator zu schwingen aufhört, wird der Transistor in den Sperrzustand vorgespannt, wodurch die durch die Steuerspannung gesteuerten Verstärkerelemente abgeschaltet werden und die über die Kondensatoren wechselseitig gekoppelten Verstärkerelemente des Multivibrators den Sättigungszustand verlassen können. Beispielsweise kann eine erfindungsgemäß ausgestattete Multivibratorschaltung mit einer Frequenz von bis zu 250 kHz einwandfrei betrieben und insbesondere in Einrichtungen zur numerischen Steuerung von Werkzeugmaschinen verwendet werden. Falls eine Steuerspannung angelegt wird, die einer Frequenz von über 25OkHz entspricht, hört die Multivibratorschaltung zu schwingen auf. Falls dann die Steuerspannung wieder auf einen einer Frequenz von unter 25OkHz entsprechenden Wert absinkt,long the latter swings. However, if the multivibrator stops vibrating, the transistor will biased into the blocking state, whereby the amplifier elements controlled by the control voltage are switched off and the amplifier elements of the Multivibrators can leave the saturation state. For example, an equipped according to the invention Multivibrator circuit operated properly and in particular with a frequency of up to 250 kHz used in equipment for numerical control of machine tools. If a control voltage is applied which corresponds to a frequency of more than 250 kHz, it will stop Multivibrator circuit to swing on. If then the control voltage returns to one of a frequency drops below 25OkHz corresponding value,
809 574/297809 574/297
wird auf Grund der erfindungsgemäßen Ausgestaltung ein sicheres Anschwingen des Multivibrators gewährleistet.a reliable oscillation of the multivibrator is due to the design according to the invention guaranteed.
Die Zeichnung zeigt ein Schaltbild einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.The drawing shows a circuit diagram of a preferred embodiment of the invention.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Ausführungsform wird dem Eingang 10 die Steuerspannung zugeführt. Transistoren β1 und β 2 sind zu einer frei schwingenden Multivibratorschaltung zusammengeschaltet. Zur zusätzlichen Stromverstärkung sind Emitterfolgeschaltungen 12 und 13 vorgesehen, von denen jeweils eine mit einem der Transistoren β1 und β 2 verbunden ist. Die aus den Transistoren β 3 und β 4 aufgebaute Schaltung 12 und die aus den Transistoren QS und β 6 aufgebaute Schaltung 13 ist erforderlich, um Kippschwingungen mit höheren Frequenzen zu ermöglichen.In the embodiment shown in the drawing, the control voltage is fed to the input 10. Transistors β1 and β 2 are interconnected to form a freely oscillating multivibrator circuit. Emitter follower circuits 12 and 13 are provided for additional current amplification, one of which is each connected to one of the transistors β 1 and β 2 . The circuit 12 made up of the transistors β 3 and β 4 and the circuit 13 made up of the transistors QS and β 6 are required to enable breakover oscillations at higher frequencies.
Dem Eingang 10 sind zwei npn-Siliciumtransistoren β 7 und β 8 zugeordnet, die spannungsgesteuerte Stromquellen für die Kondensatoren 18 und 20 darstellen, welche einen Teil der kapazitiven Aufladungskreise des Multivibrators bilden. Durch die von den Transistoren β 7 und β 8 gelieferte Strommenge wird die Zeit festgelegt, die zur Rückführung der Transistoren β 1 und β 2 in den leitenden Zustand nach Sperrung während der vorhergehenden Halbwelle erforderlich ist.The input 10 is assigned two npn silicon transistors β 7 and β 8, the voltage-controlled ones Current sources for the capacitors 18 and 20 represent, which are part of the capacitive charging circuits of the multivibrator. By the amount of current supplied by the transistors β 7 and β 8 the time is set for returning the transistors β 1 and β 2 to the conductive state is required after blocking during the previous half-wave.
Um ein sicheres Anschwingen zu gewährleisten, ist ein Transistor β 9 vorgesehen, der im vorliegenden Fall als normaler npn-Transistor dargestellt ist. Der Transistor β 9 liegt im Emitterkreis der beiden Transistoren β 7 und β 8, welche die Schwingungsfrequenz der Multivibratorschaltung steuern. Der Transistor β 9 wird normalerweise durch das vom Ausgang 24 stammende gleichgerichtete Ausgangssignal des Multivibrators in den Sättigungszustand vorgespannt. Das Ausgangssignal wird der Basis des Transistors β 9 über einen einen Kondensator 26, eine Diode 28 und einen Widerstand 30 enthaltenden Kreis zugeführt. Solange der Oszillator schwingt, liegt also die Vorspannung an der Basis des Transistors β 9. Falls jedoch die Schwingungen aufhören oder nach Stromzufuhr nicht wieder beginnen, wird der Transistor β 9 in Sperrichtung vorgespannt, wodurch sein Kollektorstrom und dadurch auch die Transistoren β 7 und β 8 abgeschaltet werden. Dadurch können die Transistoren β 1 und β 2 den Sättigungszustand verlassen, so daß die Schwingung beginnen kann. Das Problem der Ingangsetzung der Schwingungen ist besonders bei hohen Schwingungsfrequenzen von Bedeutung. Falls dem Eingang 10 eine hohe Steuergleichspannung (zur Erzeugung von Schwingungen mit einer im oberen Teil des Frequenzbereiches liegenden Frequenz) zugeführt wird, besteht die Möglichkeit, daß der von den Transistoren β 7 und β 8 gelieferte Strom ausreicht, um die Transistoren Q1 und β 2 zur Sättigung zu treiben. Unter diesen Bedingungen können keine Schwingungen erzeugt werden, da die Rückkopplungsschleifenverstärkung unter 1 liegt. Wenn keine Schwingungen erzeugt werden, ist weder am Ausgang 24 noch am Ausgang 34 ein Ausgangssignal vorhanden. Die Diode 28 kann daher der Basis des Transistors β 9 keinen Strom zuführen, so daß dieser Transistor in den Sperrzustand gelangen kann. Dadurch kann wiederum, wie oben ausgeführt ist, die Schwingungserzeugung beginnen. Die Diode 28 liefert dann eine Ausgangsspannung, welche den Transistor Q 9 in Durchlaßrichtung vorspannt, so daß dann die Transistoren β 7 und β 8 die Steuerung übernehmen können. Die Frequenz stellt sich dann auf ihren normalen Wert ein, der durch die am Eingang 10 liegende Gleichspannung gegeben ist.In order to ensure a reliable oscillation, a transistor β 9 is provided, which in the present case is shown as a normal npn transistor. The transistor β 9 is in the emitter circuit of the two transistors β 7 and β 8, which control the oscillation frequency of the multivibrator circuit. The transistor β 9 is normally biased into the saturation state by the rectified output signal of the multivibrator coming from the output 24. The output signal is fed to the base of the transistor β 9 via a circuit containing a capacitor 26, a diode 28 and a resistor 30. As long as the oscillator oscillates, the bias voltage is applied to the base of the transistor β 9. However, if the oscillations stop or do not start again after power is supplied, the transistor β 9 is reverse-biased, whereby its collector current and thus also the transistors β 7 and β 8 can be switched off. As a result, the transistors β 1 and β 2 can leave the saturation state so that the oscillation can begin. The problem of starting the vibrations is particularly important at high vibration frequencies. If the input 10 is supplied with a high DC control voltage (to generate oscillations with a frequency in the upper part of the frequency range), there is the possibility that the current supplied by the transistors β 7 and β 8 is sufficient to power the transistors Q 1 and β 2 to drive to saturation. Oscillation cannot be generated under these conditions because the feedback loop gain is less than 1. If no oscillations are generated, there is no output signal at either output 24 or output 34. The diode 28 can therefore not feed any current to the base of the transistor β 9, so that this transistor can go into the blocking state. As a result, as explained above, the generation of vibrations can begin. The diode 28 then supplies an output voltage which biases the transistor Q 9 in the forward direction, so that the transistors β 7 and β 8 can then take over control. The frequency then adjusts to its normal value, which is given by the direct voltage applied to input 10.
Bei der in der Zeichnung dargestellten Schaltung kann beispielsweise an die positive Stromversorgungsklemme 50 eine Spannung von +20 Volt und an die negative Stromversorgungsklemme 51 eine Spannung von -20VoIt angelegt werden. Der Widerstand 30 kann beispielsweise einen Wert von 22 000 Ohm aufweisen. Die Widerstände 61 bis 73 haben der Reihe nach einen Wert von 3300, 100, 100, 100, 100, 3300, 1000, 1000, 300000, 300000, 1000, 1000 und 150 000 Ohm. Für den obenerwähnten Frequenzbereich beträgt die Kapazität jedes der Kondensatoren 18 und 20 1500 Picofarad. Der Kondensator 26 kann einen Wert von 0,05 Mikrofarad und der Kondensator 75 einen Wert von 10 Mikrofarad bei einer Nennspannung von 25 Volt aufweisen. Der Frequenzbereich reicht dabei von 1,7 bis über 200 kHz. __In the circuit shown in the drawing, for example, a voltage of +20 volts to the positive power supply terminal 50 and to the negative power supply terminal 51 a voltage of -20VoIt can be applied. Resistance 30 can for example have a value of 22,000 ohms. The resistors 61 to 73 are in series after a value of 3300, 100, 100, 100, 100, 3300, 1000, 1000, 300000, 300000, 1000, 1000 and 150,000 ohms. For the frequency range mentioned above, the capacitance of each of the capacitors is 18 and 20 1500 picofarads. The capacitor 26 can have a value of 0.05 microfarads and the capacitor 75 have a value of 10 microfarads at a nominal voltage of 25 volts. The frequency range ranges from 1.7 to over 200 kHz. __
Die Multivibratorschaltung kann natürlich auch durch Veränderung der Kapazitätswerte der Kondensatoren 18 und 20 in einem anderen Frequenzbereich betrieben werden. Beispielsweise reicht bei Verwendung von Kondensatoren mit einer Kapazität von 0,5 Mikrofarad der Frequenzbereich von 4,5 bis ungefähr 550 Hertz. Wie beim Frequenzbereich von 1,7 bis über 200 kHz beträgt auch dabei noch die Anstiegszeit an jedem Ausgang 0,1 Mikrosekunde. Die Abfallzeit beträgt 200 Mikrosekunden, während bei Verwendung der oben angeführten Kapazitätswerte die Abfallzeit 1 Mikrosekunde beträgt. Die dem Eingang 10 zuführbare Gleichspannung kann zwischen 0 und 10 Volt schwanken.The multivibrator circuit can of course also be changed by changing the capacitance values of the capacitors 18 and 20 can be operated in a different frequency range. For example, is enough Using capacitors with a capacity of 0.5 microfarads the frequency range of 4.5 up to about 550 Hertz. As with the frequency range from 1.7 to over 200 kHz, is also still the rise time at each output 0.1 microsecond. The fall time is 200 microseconds while when using the capacitance values listed above, the fall time is 1 microsecond. the DC voltage which can be fed to input 10 can fluctuate between 0 and 10 volts.
Durch Veränderung des Kapazitätswertes der Rückkopplungskondensatoren 18 und 20 kann irgendein anderer 100:1-Bereich gewählt werden. Je höher die Kapazitätswerte der Kondensatoren sind, desto leichter kann die Multivibratorschaltung in Gang gesetzt werden.By changing the capacitance value of the feedback capacitors 18 and 20 can any other 100: 1 range can be selected. The higher the capacitance values of the capacitors, the easier it is to start the multivibrator circuit.
Claims (3)
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US1267247XA | 1964-11-27 | 1964-11-27 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1267247B true DE1267247B (en) | 1968-05-02 |
Family
ID=22426365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| DEP1267A Pending DE1267247B (en) | 1964-11-27 | 1965-11-26 | Frequency-controlled multivibrator circuit with safe oscillation behavior |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE1267247B (en) |
| FR (1) | FR1455641A (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE1025009B (en) * | 1955-06-13 | 1958-02-27 | Kienzle Apparate Gmbh | Arrangement for the generation of electrical pulses with selectable pulse width |
| DE1078616B (en) * | 1958-10-18 | 1960-03-31 | Standard Elektrik Lorenz Ag | Unbalanced multivibrator |
| DE1126919B (en) * | 1960-08-29 | 1962-04-05 | Siemens Ag | Multivibrator trigger circuit with transistors |
| DE1139876B (en) * | 1960-08-18 | 1962-11-22 | Merk Ag Telefonbau Friedrich | Circuit arrangement for control and regulation purposes with an astable multivibrator |
-
1965
- 1965-11-26 FR FR39938A patent/FR1455641A/en not_active Expired
- 1965-11-26 DE DEP1267A patent/DE1267247B/en active Pending
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR1455641A (en) | 1966-10-14 |
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