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Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren Gegenstand der Erfindung
ist eine Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren, bei der zur Erzielung des
Kippverhaltens der Ausgang des zweiten Transistors auf den Eingang des ersten Transistors
zurückgekoppelt ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kippschaltung derart
auszugestalten, daß das Halteverhältnis - insbesondere der Rückfallwert desselben
- weitgehend von der Belastung unabhängig wird. Ferner soll trotz der angestrebten
weitgehenden Unabhängigkeit des Halteverhältnisses eine große Flankensteilheit der
Ausgangssignale erhalten bleiben.
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Es sind bereits Kippschaltungen mit mindestens zwei Transistoren bekannt,
bei denen zur Erzielung des Kippverhaltens das Ausgangssignal eines (zweiten) Transistors
auf den Eingang eines (ersten) Transistors zurückgekoppelt wird. Wird jedoch, z.
B. bei einer Verwendung in logischen Schaltungen, der Ausgang des zweiten Transistors
durch Eingänge logischer Elemente belastet, so wirkt diese Belastung auf das Ausgangssignal
zurück und verändert die Höhe desselben. Diese Veränderung kann - bezogen auf den
niedrigsten zugelassenen Wert des Ausgangssignals - bis nahezu 1001/o betragen.
Infolge der Rückkopplung des Ausgangssignals wirken sich die Veränderungen desselben
ebenfalls auf das Halteverhältnis der Kippschaltung aus, wodurch insbesondere eine
unerwünschte Beeinflussung des Rückfallwertes auftritt.
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Ferner ist bereits ein Verstärker mit Kippeigenschaften, die durch
überkritische Mitkopplung verstärkter Größen auf den Eingang des Verstärkers erzeugt
sind, bekanntgeworden, bei dem auf eine Steuerspannungsquelle ein elektrisches Ventil
folgt, der Mitkopplungszweig für eine stark überkritische Mitkopplung bemessen ist
und Mittel zur Begrenzung der durch Mitkopplung erzeugbaren Steuergrößen vorgesehen
sind (deutsches Patent 1179 989). Der bekannte Verstärker stellt zwar ebenfalls
eine Kippschaltung mit mindestens zwei Transistoren dar, wobei parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke
des zweiten Transistors ein Spannungsteiler mit einem nichtlinearen Element angeordnet
ist, an dem bei Sperren des zweiten Transistors eine annähernd konstante Spannung
abfällt, jedoch wird diese Spannung nicht auf die Basis des ersten Transistors zurückgekoppelt.
Damit wirken sich auch in diesem Fall Veränderungen des Ausgangssignals auf das
Halteverhältnis der Kippschaltung aus.
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Diese unerwünschte Beeinflussung des Halteverhältnisses läßt sich
nach der Erfindung auf einfache Weise bei einer Kippschaltung mit mindestens zwei
Transistoren vermeiden, bei der zur Erzielung des Kippverhaltens der Ausgang des
zweiten Transistors auf den Eingang des ersten Transistors zurückgekoppelt und parallel
zur Emitter-Kollektor-Strecke des zweiten Transistors ein Spannungsteiler mit einem
nichtlinearen Element angeordnet ist, wobei an dem mit dem Emitter des zweiten Transistors
verbundenen nichtlinearen Element bei Sperren des zweiten Transistors eine annähernd
konstante Spannung abfällt. Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der
Verbindungspunkt des nichtlinearen Elementes mit einem Widerstand des Spannungsteilers
über einen weiteren Widerstand mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.
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Zweckmäßigerweise sind dabei das vom Ausgang des zweiten Transistors
über einen Widerstand und das vom Spannungsteiler über einen Widerstand abgeleitete
Rückkopplungssignal etwa gleich groß bemessen. Dadurch wird sowohl eine wesentliche
Herabsetzung der Belastungsabhängigkeit des Rückfallwertes der Kippschaltung erzielt
als auch eine große Flankensteilheit des Ausgangssignals erreicht. Darüber hinaus
ergibt sich durch die erfindungsgemäße zusätzliche Rückkopplung eine größere Unabhängigkeit
des Halteverhältnisses gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung.
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Mit besonderem Vorteil läßt sich jedoch die erfindungsgemäße Maßnahme
bei- Kippschaltungen mit drei Transistoren anwenden, bei denen vom Kollektor eines
dritten Transistors ein zum Ausgang des zweiten Transistors antivalentes Signal
abgegriffen wird. In diesem Fall wird günstigerweise der Spannungsteiler unter Verwendung
des dritten Transistors - und zwar dessen Basis-Emitter-Strecke -sowie dem zur Ableitung
der Basisspannung bereits vorhandenen Spannungsteiler gebildet. Die erfindungsgemäße
Maßnahme läßt sich in diesem Fall
bereits unter Verwendung nur eines
zusätzlichen Widerstandes ausführen.
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Im folgenden soll die Erfindung an Hand des in der Figur schematisch
dargestellten Ausführungsbeispiels einer Kippschaltung mit drei Transistoren, die
auch als Stromtrigger bezeichnet wird, näher erläutert werden.
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Die Kippschaltung besteht aus einem ersten Transistor 1, einem zweiten
Transistors 2 sowie einem dritten Transistor 3. Das Kippverhalten wird durch die
Rückkopplung des vom zweiten Transistor 2 abgegebenen, an einer Klemme 18 abgegriffenen
Ausgangssignals über einen Widerstand 5 auf den Eingang des ersten Transistors 1
erzielt. Das Eingangssignal der Kippschaltung wird über die Klemme 20 sowie die
Widerstände 4, 6 und die Diode 7 zugeführt. Die Basis von 1 ist an den Verbindungspunkt
der Widerstände 4, 6 angeschlossen. Die Widerstände 4, 6 bilden einen Spannungsteiler.
Die gleichsinnig mit der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 1 gepolte Diode 7
dient der Kompensation des Temperaturganges des Ansprechwertes der Kippschaltung.
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Der Emitter des Transistors 1 ist - in gleicher Weise wie die Emitter
der Transistoren 2, 3 - direkt an die Bezugspotential führende Leitung 21 angeschlossen.
Der Kollektor des Transistors 1 ist über einen Kollektorwiderstand 8 - entsprechend
2 über 11 bzw. 3 über 14 - an die Versorgungsleitung 22
angeschlossen.
Die Versorgungsspannung liegt über die Klemmen 15, 16 an. Mit dem Kollektor des
Transistors 3 ist weiter noch die Klemme 17 verbunden, von der ein Ausgangssignal
abgegriffen werden kann, daß zu dem an Klemme 18 anliegenden Signal antivalent ist.
Mit anderen Worten, wenn der Transistor 2 leitend (gesperrt) ist, ist der Transistor
3 - sowie auch der Transistor 1 - gesperrt (leitend). Am Ausgang 18 liegt dann 0-Signal
(L-Signal), am Ausgang 17 L-Signal (0-Signal) an. Dieses Verhalten wird durch die
Ableitung der Basisspannung für den Transistor 2 (bzw. 3) mittels Widerstände 9,
10 (bzw. 12, 13) erreicht, die parallel zur Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors
1 (bzw. 2) liegen und wobei der Verbindungspunkt der Widerstände 9, 10 (bzw. 12,
13) an die Basis des Transistors 2 (bzw. 3) angeschlossen ist.
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Außerdem ist nach der Erfindung ein Widerstand 19 vorgesehen, durch
den die Basis-Emitter-Spannung des Transistors 3 auf die Basis des Transistors 1
zurückgekoppelt ist. - Im folgenden soll jedoch vorerst bei der Beschreibung der
Wirkungsweise der Widerstand 19 außer Betracht bleiben.
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Liegt an 20 kein Eingangssignal an, so sind der Transistor 1 gesperrt,
der Transistor 2 leitend und der Transistors 3 gesperrt. Am Ausgang 18 liegt dann
praktisch Bezugspotential und damit 0-Signal an. Etwaige an 18 angeschaltete Belastungen
wirken sich in diesem Fall nicht aus. Tritt nun jedoch an 20 ein Eingangssignal
auf, so werden der Transistor 1 leitend, der Transistor 2 gesperrt und der Transistor
3 leitend. Das am Ausgang 18 dann auftretende L-Signal wird über den Widerstand
5 zurückgekoppelt und bewirkt ein sofortiges Umschalten der Kippstufe. Dieses L-Signal
entspricht bei unbelastetem Ausgang 18 praktisch der an 15 anliegenden Bezugsspannung
von beipielsweise 12 V. Es kann durch an 18 angeschlossene Belastungen bis auf z.
B. 7 V herabgesetzt werden. Damit wird ebenfalls das über den Widerstand 5 zurückgekoppelte
Signal herabgesetzt, wodurch sich dann in unerwünschter Weise vor allem der Rückfallwert
der Kippschaltung verändert.
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Eine weitgehende Unabhängigkeit des Halteverhältnisses, insbesondere
des Rückfallwertes, von der an 18 anliegenden Belastung sowie von Schwankungen der
an 13 anliegenden Versorgungsspannung läßt sich nun durch Ableiten des Rückkopplungssignals
für den Eingang des Transistors 1 über einen Widerstand 19 von der Basis des Transistors
3 erzielen. Die Basis-Emitter-Spannung von 3 wird zwar ebenfalls vom Transistor
2 geschaltet, jedoch ist diese Spannung bei leitendem Transistor 3 annähernd konstant
und damit von der an 18 anliegenden Belastung unabhängig. Durch das über 19 abgeleitete
Rückkopplungssignal läßt sich also die störende Beeinflussung des Rückfallwertes
der Kippschaltung vermeiden.
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Ist aber nur diese Rückkopplung wirksam, so zeigt sich eine andere
Schwierigkeit. - Die Kippschaltung zeigt zwar in diesem Fall bei einem Sperren des
Transistors 2 ein gutes Kippverhalten, da sich mit dem Sperren 2 sofort ein über
den Rückkopplungswiderstand 19 wirksames Signal an der Basis-Emitter-Strecke von
3 aufbaut. Wird jedoch der Transistor 2 leitend, so macht sich diese Anderung über
den Widerstand 19 erst bemerkbar, wenn die an der Basis des Transistors 3 anliegende
Spannung unter den Wert der Basis-Emitter-Spannung des leitenden Transistors absinkt.
Das Rückfallen erfolgt schleichend, und die Flankensteilheit des an 18 abgegriffenen
Signals wird verschlechtert, obwohl der Rückfallwert genau definiert ist. Wird jedoch
außer einer Rückkopplung über den Widerstand 19 noch eine Rückkopplung über den
Widerstand 5 vorgesehen, so läßt sich sowohl eine gute Flankensteilheit des Signals
an der Klemme 18 erzielen, als auch eine weitgehende Unabhängigkeit des Halteverhältnisses
von der an 18 anliegenden Belastung sowie von Schwankungen der Versorgungsspannung
erreichen. Zweckmäßigerweise werden dazu beide Rückkopplungssignale etwa gleich
groß bemessen.
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Sofern zur Ableitung des Rückkopplungssignals über den Widerstand
19 kein dritter Transistor 3 -wie im Ausführungsbeispiel - vorhanden ist, wird ein
Spannungsteiler vorgesehen, der parallel zur Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
2 liegt. Dieser würde dann beispielsweise aus einem Widerstand 12 und einer Diode
(an Stelle des Widerstandes 13) bestehen, wobei von der Schleusenspannung der Diode
das Rückkopplungssignal abgeleitet wird.