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Mono- oder astabiler Multivibrator zur Erzeugung von Impulsen großer
Dauer bzw. niedriger Frequenz Bei einem meno- oder astabilen Multivibrator ist die
Laufzeit durch die Entladezeit eines RC-Gliedes bestimmt. Jedoch kann die Größe
der Kapazität des RC-Gliedes bei gegebenen Raum nicht, beliebig hoch angesetzt werden,
insbesondere wenn aus Genauigkeitsgründen und wegen der Beherrschung eines großen
Temperaturbereiches keine Elektrolytkondensatoren verwendet werden können. Da normalerweise
der Entladewiderstand des RC-Gliedes auch den durch den Basis-Emitter-Kreis des
Ausgangstransistors fließenden Strom begrenzt, ist seine Größe nach oben beschränkt
durch den Verstärkungsfaktor des Transistors. Die Größe des Entladewiderstandes
wird um den Verstärkungsfaktor des Transistors höher gewählt als die Größe des Lastwiderstandes.
Bei mehrstufigen Multivibratoren, z. B. bei Millerintegratoren, wird dabei der Verstärkungsfaktor
der gesamten Schaltkombination in Rechnung gestellt. Soll voneinem Multivibrator
beispielsweise ein Relais mit 1-kQ-Spulenwiderstand bei 12 V Betriebsspannung geschaltet
werden, so ist mit einem Multivibrator, dessen Kapazität 10 j beträgt und
der mit zwei Transistoren bestückt ist, unter der Annahme eines Verstärkungsfaktors
B von maximal 100 der Entladewiderstand mit 100 kQ zu wählen, was
etwa einer Laufzeit von 1 Sekunde entspräche. Mit einem Millerintegrator
mit 3 Transistoren könnten bei 10 [X dabei etwa 100 Sekunden
erreicht werden. Es ist somit ersichtlich, daß die darstellbare Laufzeit von mono-
oder astabilen Multivibratoren sehr schnell nach oben hin durch die Größe der Bauelemente
oder aber durch den erforderlichen Aufwand an Bauelementen beschränkt ist.
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Es ist bereits ein Multivibrator vorgeschlagen worden, dessen Laufzeit
einen Maximalwert nicht überschreiten, also möglichst kurz bemessen sein soll. Zu
diesem Zweck wird nach dem älteren Vorschlag zwischen dem Kondensator des die Laufzeit
bestimmenden RC-Gliedes und der Basis des zweiten Transistors eine Zenerdiode geschaltet,
die dazu bestimmt ist, die Laufzeit zu verkürzen.
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Es ist weiterhin bekannt, im Impulsbetrieb beispielsweise mit Unijunction-Transistoren
mit Impulsentladungen oder -aufladungen zu arbeiten und dabei lange Verzögerungszeiten
zu erreichen. Jedoch ist dieses auf den Impulsbetrieb beschränkt.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu-,grunde, einen monostabilen
oder astabilen Multivibrator mit langer Laufzeit und einem bescheidenen Aufwand
an zusätzlichen Bauelementen anzugeben.
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Gegenstand der vorliegenden Erfindung ist ein monostabiler oder astabiler
Multivibrator mit elektronischen Schaltelementen nach Art von Röhren, Transistoren
oder steuerbaren Gleichrichtern am Eingang und Ausgang und mit einem RC-Glied, das
die Laufzeit des MÜltivibrators bestimmt. Erfindungsgemäß unterscheidet sich der
Multivibrator von den bisher bekannten dadurch, daß. parallel zu dem Widerstand
des RC-Gliedes ein weiterer Widerstand und in Reihe mit dem weiteren Widerstand
ein weiteres elektronisches Schaltelement nach Art von Röhren, Transistoren oder
steuerbaren Gleichrichtern geschaltet ist und daß dieses elektronische Schaltelement
gleichzeitig mit dem elektronischen Ausgangsschaltelement aus- und einschaltet.
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Der besondere Vorteil des Multivibrators nach der vorliegenden Erfindung
ist darin zu sehen, daß der Entladewiderstand des RC-Gliedes sehr hoch bemessen
werden kann, ohne auf den Verstärkungsfaktor des Ausgangsschaltelementes oder den
inneren Widerstand der Last Rücksicht nehmen zu müssen.
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Verwendet man als Schaltelement Transistoren, so wird erfindungsgemäß
als weiteres Schaltelement ein zum Ausgangstransistor komplementärer Transistor
gewählt, dessen Basis an dem Kollektor des Ausgangstransistors liegt. In einer bevorzugten
Ausführungsform kann der weitere Widerstand, der zu dem Widerstand des RC-Gliedes
parallelliegt, als Lastwiderstand verwendet werden. Weiterhin ist zum Erreichen
einer besseren Stromverteilung möglich, daß der weitere Widerstand unmittelbar an
der Speisespannung liegt.
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In F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung für
einen Multivibrator dargestellt. T, und T, bezeichnen die beiden Schaltelemente
am Eingang
und am Ausgang des Multivibrators. Ci und R2 bilden das
die Laufzeit des Multivibrators bestimmende RC-Glied.
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In der stabilen Stellung ist T,. gesperrt und T2 über den Emitter-Kollektor-Kreis
von T3 und den Lastwiderstand RL geöffnet. T, wird über R4 und den
Kollektor-Emitter-Kreis von T, geöffnet. In diesem Schaltzustand wird die linke
Seite des Kondensators C,. an Plus der Betriebsspannung gelegt, die rechte Seite
über den Basis-Emitter-Kreis von 4 an Minus. Wird nun Ti durch die positive Spannung
auf die Basis geöffnet, so wird die linke Seite des Kondensators, die von der Speisespannung
auf plus aufgeladen worden ist, auf minus gelegt, und da die Ladedifferenz erhaltenbleibt,
ist die rechte Seite dadurch gegenüber minus, d. h. gegenüber dem Emitter-Potential
von T, um die ganze Größe der Ladespannung negativer, d. h. T, wird gesperrt.
Mit der Sperrung von T, wird aber auch gleichzeitig T, gesperrt und RL wird stromlos.
Der Kondensator Ci kann sich nun lediglich über R2 entladen. Da R2 ohne weiteres
mit etwa 100 MO gewählt werden kann, beträgtbei 10"liF die Laufzeit dabei
etwa 100 Sekunden. Nach vollständiger Entladung beginnt über Widerstand R,
und den Basis-Emitter-Kreis T, ein Strom zu fließen, der um den Stromverstärkungsfaktor
B des Transistors T2 verstärkt wird. Zugleich fließt über den Kollektor-Emitter-Kreis
von T., den Widerstand R4 und über den Emitter-Basis-Kreis von T,
ein Strom,
der den Transistor _T" öffnet, was zur Folge hat, daß andererseits,7.. -voll geöffnet
wird. Falls am Eingang von T, nur ein Impuls zur Verfügung steht, der auf die Basis
von T,' gegeben wird, muß eine Rückkopplung zwischen T, und dem Ausgang vorgesehen
werden. Dieses erfolgt, wie in F i g. 2 dargestellt, an erfmdungggemäßen
Multivibratoren über die Widerstände R, -und R.. Sie bewirkt, daß T, über die Sperrzeit
von T2 leitend gehalten wird. Die Rückkopplung erfolgt von dem TransistorT, über
die Diode D, die verhindert, daß im Transistor T"
ein Basisstrom
fließt, solange T2 gesperrt ist.
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F i g. 2 zeigt die gleiche Schaltung wie F i g. 1 mit
dem Unterschied, daß der Transistor T" in Emitterfolgeschaltung geschaltet ist.
Der Lastwiderstand RL dient dabei als Widerstand, der dem Widerstand R2 des RC-Gliedes
parallelliegt, ebenso wie in F ig. 1,
jedoch mit dem Unterschied, daß der
Lastwiderstand unmittelbar an der Speisespannung liegt und den Emitter-Basis-Strom
des Transistors T" beschränkt. Der dazu in F i g. 1 dargestellte Widerstand
R4 kann also entfallen.
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In F i g. 3 ist ein Multivibrator nach der Erfindung dargestellt,
bei dem erfindungsgemäß ein Schalter vorgesehen ist, bei dessen Betätigung ein Pol
der Speisespannung nicht nur an die zum Widerstand des RC-Gliedes parallelen Bauteile,
sondern auch über einen Vorwiderstand an die Steuerelektrode des Eingangssehaltelementes
gelegt ist. Es handelt sich bei der dargestellten Schaltung um ein Beispiel für
eine Relaisansprechverzögerung. Bei geöffnetem Schalter ist der Lastwiderstand RL,
hier die Relaisspule, abgefallen, weil die po ' sitive Einspeisung am Emitter
von T, fehlt. Auch der Transistor T, ist gesperrt. Der Kondensator
C, ist über Ri und den Basis-Emitter-Kreis von T2 aufgeladen. Durch das Schließen
des Schalters wird der Transistor T, geöffnet. Dadurch wird die Laufzeit des Multivibrators,
bestimmt durch den Kondensator Ci und den Widerstand R., ausgelöst. Nach vollständiger
Entladung setzt über R, der Basis-Emitter-Strom von T, ein, und der Schaltvorgang
für das Relais RL verläuft wie zu F i g. 1
beschrieben. Zu einer Ansprechverzögerung
führt auch die Schaltung eines Multivibrators, bei der erfindungsgemäß zwischen
der Steuerelektrode des weiteren Schaltelementes einerseits und der Ausgangselektrode
des Eingangsschaltelementes sowie dem Kondensator des RC-Gliedes andererseits eine
differenzierende Gegenkopplung vorgesehen ist und bei der im Ausgangskreis des Ausgangsschaltelementes
eine Diode liegt, über die eine Rückkopplung zwischen der Ausgangselektrode des
Ausgangsschaltelementes und der Eingangselektrode des Eingangsschaltelementes besteht.
Die differenzierende Gegenkopplung wird dabei bevorzugt aus einem RC-Glied bestehen,
jedoch kann sie genauso mit einem Impulstransformator bewirkt werden.
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F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit der vorstehend beschriebenen
Schaltung. Ein besonderer Schalter ist im Gegensatz zu F i g. 4 hier nicht
vorgesehen, deshalb zieht das als Last dienende Relais nach Anlegen der Betriebsspannung
und nach Ab-
lauf der Verzögerungszeiten. Durch das aus dem Widerstand R,
und dem Kondensator C, bestehende RC-Glied wird erreicht, daß während der
Aufladung des Kondensators Ci über den Widerstand R, der Transistor T, durch differenzierende
Gegenkopplung gesperrt gehalten wird. Während der Aufladung des Kondensators C,
hält der Ladestrom den Transistor T, geöffnet. Ist die Aufladung beendet, dann sperrt
der Transistor T., der Transistor T, öffnet und damit beginnt der Zeitablauf. Nach
der dabei ablaufenden Entladung des Kondensators Ci zieht das Relais RL wie vorstehend
beschrieben -an.
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Der erfindungsgemäße Multivibrator kann auch zur Abschaltverzögerung
verwendet werden, wenn erfindungsgemäß die Last einerseits an einen Pol der Speisespannung
und andererseits nicht nur über einen Kondensator an der Steuerelektrode, sondern
auch über eine Diode an der Ausgangselektrode des Eingangsschaltelementes liegt
und weiterhin im Ausgangskreis des Ausgangsschaltelementes eine Diode liegt, über
die eine Rückkopplung zwischen der Ausgangselektrode des Ausgangsschaltelementes
und der Eingangselektrode besteht.
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In F i g. 5 ist die Schaltung eines Ausführungsbeispieles mit
der Abschaltverzögerung angegeben. Nach Anlegen der Speisespannung schalten die
Transistoren T, und T, durch, der Transistor T, bleibt gesperrt. Wird nun an dem
Eingang E ein Minuspotential gegeben, so zieht das als Last dienende Relais
RL unter dem Einfluß des zwischen Plus-Speisespannung und Minus-Eingangssignal fließenden
Stromes an. Wird das Minus-Potential vom Eingang getrennt, so öffnet der Transistor
T, als Folge des Ladestromes für den Kondensator C3, der von Plus über RL, C,3 und
den Basis-Emitter-Kreis des Transistors Ti fließt. Dadurch werden zudem die Transistoren
T, und T" während der Laufzeit gesperrt. Der Transistor T, wird durch die Rückkopplung
über die Widerstände R" und R5 geöffnet gehalten. Das Relais RL bleibt angezogen,
weil es über die Diode Di und den Kollektor-Emitter-Kreis von T, an der Speisespannung
liegt. Dieser Zustand bleibt so lange erhalten, bis der Kondensator C, über den
Widerstand R2 entladen ist und die Schaltung in den
stabilen Zustand
zurückfällt, in dem der Transistor T, gesperrt ist und die Transistoren T, und
T, geöffnet sind.