DE1295633B

DE1295633B - Multivibrator zur Erzeugung von Rechteckspannungen sehr niedriger Frequenz

Info

Publication number: DE1295633B
Application number: DE1967ST027044
Authority: DE
Inventors: Fuisting; Dipl-Ing Kurt
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1967-06-23
Filing date: 1967-06-23
Publication date: 1969-05-22

Description

Die Erfindung betrifft einen Multivibrator zur Erzeugung von Rechteckspannungen sehr niedriger Frequenz und großer Flankensteilheit unter Verwendung eines Schmitt-Triggers, welcher über ein Zeitglied zu Eigenschwingungen angeregt wird.
Im allgemeinen finden in transistorisierten Impulsschaltungen als Rechteck-Impulsgeneratoren frei schwingende Multivibratoren Verwendung, wenn an die Frequenzkonstanz keine allzu hohen Forderungen gestellt werden. Derartige Multivibratoren, deren Taktfrequenz im kRz-Bereich liegt, weisen fast ausschließlich dynamische Rückkopplungszweige auf, welche gleichzeitig Frequenz und Impulsform beeinflussen. Zur Erzielung einer sehr niederfrequenten Impulsfolge müßten bei diesen bekannten Schaltungen unter anderem die Koppelkapazitäten erheblich vergrößert werden, was jedoch zu einer Verschlechterung der Impulsform führt. Zwar läßt sich dieses durch eine nachgeschaltete Stufe wieder korrigieren, doch ist es Sinn und Zweck dieser Erfindung, den hierbei erforderlichen Mehraufwand an Schaltmitteln zu vermeiden.
Eine andere Möglichkeit der Impulserzeugung ist durch die deutsche Auslegeschrift 1129178 bekanntgeworden, welche einen Schmitt-Trigger in Verbindung mit einer Verzögerungsleitung als relativ frequenzstabilen Impulsgenerator vorschlägt. Diese Lösung ist jedoch nicht zur Erzeugung niedrigster Frequenzen geeignet.
Weiterhin ist durch die Zeitschrift »Internationale Elektronische Rundschau«, 1967, Nr. 3, Seite 53 bis 56, eine Schaltungsanordnung bekanntgeworden, bei der ein modifizierter Schmitt-Trigger als selbsterregter Rechteckgenerator Verwendung findet. Das die Frequenz bestimmende Zeitglied besteht aus einer RC-Kombination, dessen Kondensator jeweils durch den Basisstrom des ersten Transistors periodisch aufgeladen wird. Damit hängt die Aufladezeit und gleichermaßen die Frequenz stark von der Stromverstärkung dieses Transistors ab, welche jedoch innerhalb des gleichen Transistortyps unterschiedlich hoch ist, so daß eine individuelle Anpassung erforderlich ist. Außerdem können Temperaturschwankungen oder ein notwendiges Auswechseln dieses ersten Transistors zum völligen Versagen der Schaltung führen.
Alle diese Nachteile werden durch den Multivibrator gemäß der Erfindung vermieden, indem unter der für diesen Zweck bekannten Verwendung einer Triggerschaltung das die Schwingung anfachende Zeitglied aus einer RC-Kombination besteht, bei der der einseitig an Nullpotential liegende Kondensator über einen ersten Widerstand mit dem Kollektor und über einen zweiten Widerstand mit der Basis des ersten Transistors verbunden ist.
Einem weiteren Merkmal zufolge besteht der erste Widerstand aus einem hochohmigen, regelbaren Zweig und einem in Laderichtung gesperrten niederohmigen Zweig. Dadurch ist die Möglichkeit gegeben, die Frequenz des Multivibrators über den Regelwiderstand in Grenzen zu verändern. Im übrigen gestattet das erfindungsgemäß ausgebildete Zeitglied allein durch einfaches Auswechseln des Kondensators eine Änderung der Frequenz in der Größenordnung von mehreren Zehnerpotenzen, ohne daß hierdurch eine Veränderung der Flankensteilheit der Impulse hervorgerufen wird. An Hand von zwei Ausführungsbeispielen wird . die Erfindung in Verbindung mit den Zeichnungen nachfolgend näher erläutert.
F i g. 1 zeigt den Multivibrator gemäß der Erfindung als Prinzipschaltbild; F i g. 2 stellt eine mögliche Variante der Schaltung von F i g. 1 dar.
Wie das Prinzipschaltbild der F i g. 1 zeigt, wird die Triggerschaltung durch die beiden Transistoren T 1, T 2 und die Widerstände R 3 bis R 7 gebildet, während das eigentliche Zeitglied den Kondensator C und die beiden Widerstände R 1 und R 2 umfaßt. Hierbei ist der mit einem Ende auf Nullpotential liegende Kondensator C einerseits über den Widerstand R 1 mit dem Kollektor und über den Widerstand R 2 mit der Basis des ersten Transistors T 1 verbunden. Hierbei ist der Wert des Widerstandes R 1 so gewählt, daß er um ein Vielfaches größer ist, als der des Widerstandes R 2.
Bei der Variante F i g. 2 ist der Widerstand R 1 durch die Parallelschaltung zweier Widerstandszweige ersetzt, von denen der eine Zweig im wesentlichen aus einem regelbaren, hochohmigen Widerstand R 11 besteht, während der andere Zweig durch einen in Reihe mit einer Diode D liegenden, niederohmigen Widerstand R 12 gebildet wird.
Die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Schaltung ist nun folgende. Ausgehend von dem Zustand, daß bei angelegter Betriebsspannung UB der Transistor T 1 gesperrt ist, lädt sich der Kondensator C über die Widerstände R 3 und R 1 bzw. R 11 langsam auf, bis er die durch die Widerstände R 4 und R 5 bestimmte Emitterspannung am Transistor T 1, d. h. den einen Schwellwert, erreicht.
Dadurch wird der Transistor T 1 aufgesteuert. Die Kollektorspannung des Transistors T 1 sinkt damit sprungartig auf den durch den Spannungsteiler R 3 und R 5 bestimmten Wert und bewirkt dadurch ein Kippen des Transistors T 2 in den Sperrzustand. Bei geöffnetem Transistor T 1 entlädt sich der Kondensator C nunmehr schnell über die in diesem Fall parallelgeschalteten Widerstände R 1 und R 2. Im Fall der F i g. 2 wird dieser Vorgang durch den hierbei in Durchlaßrichtung beanspruchten Zweig D, R 12 stark beschleunigt und von der Stromverstärkung des Transistors T1 weitgehend unabhängig gemacht.
Ist die Kondensatorspannung letztlich auf einen Wert abgesunken, bei der die Basis des Transistors T 1 negativer wird als die Emitterspannung, so kippt der Transistor T 1 wieder in den Sperrzustand, während über seine damit sprunghaft ansteigende Kollektorspannung die Basis des Transistors T 2 positiver wird als dessen Ernitter, so daß dieser wieder öffnet.
Die zeitliche Ausdehnung des Taktimpulses entspricht der Entladung des Kondensators C und wird nur unwesentlich durch den einstellbaren Widerstand R 1 bzw. R 11 beeinflußt, über welchen die Zeitkonstante des Kondensator-Ladevorganges eingestellt wird. Dieser Wert und das Verhältnis der die Schwellwertspannungen des Triggers festlegenden Kollektorwiderstände R 3 und R 4 bestimmen im wesentlichen die Frequenz, wobei dies außer der Regelbarkeit in gewissen Grenzen über den Widerstand R 1 bzw. R 11 durch einfaches Auswechseln des Kondensators C auch über größere Bereiche ohne Rückwirkung auf die Güte der Impulsflanken veränderbar ist.

Claims

Patentanspruch: 1. Multivibrator zur Erzeugung von Rechteckspannungen sehr niedriger Frequenz und großer Flankensteilheit unter Verwendung eines Schmitt-Triggers, welcher über ein Zeitglied zu Eigenschwingungen angeregt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitglied aus einer RC-Kombination besteht, bei der der einseitig an Nullpotential liegende Kondensator (C) über einen ersten Widerstand (R 1) mit dem Kollektor und über einen zweiten Widerstand (R 2) mit der Basis des ersten Transistors (T 1) verbunden ist.
2. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wert des ersten Widerstandes (R 1) um ein Vielfaches größer ist, als der des zweiten Widerstandes (R 2).
3. Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (R 1) aus einem hochohmigen, regelbaren Zweig und einem in Laderichtung gesperrten niederohmigen Zweig besteht.