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Bistabiler Multivibrator Die Erfindung betrifft einen bistabilen Transistormultivibrator
mit Ausgangssteuerspannung an den Kollektorpunkten in Höhe der anliegenden Speisespannung
und kreuzweiser Verbindung (der Kollektoranschlüsse mit dem basisseitigen Spannungsteiler.
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Bistabile Multivibratoren bestehen aus zwei kreuzweise miteinander
verbundenen: Negatoren und besitzen zwei stabile, unterschiedliche Schaltzustände.
Derartige Stufen werden in Zählketten, für die Ansteuerung logischer Netzwerke,
als Schalter- und Speicherelemente eingesetzt. Da die Kollektoranschlüsse der Transistoren
üblicherweise direkt mit den basisseitigen Spannungsteilern kreuzweise verbunden
sind, ist auch die Amplitude der Ausgangssteuerspannung abhängig vom Teilerverhältnis
der Spannungsteiler"d. h., sie schwankt zwischen Kollektorkniespannung und günstigenfalls
dem 0,7fachen der Speisespannung.
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Beim Aufbau komplizierter logischer Netzwerke, welche über eine Vielzahl
von bistabilen Kippstufen angesteuert werden, ist es mit Rücksicht auf rückwirkungsfreie
Betriebswerke der Kippstufen erforderlich, die logischen Netzwerke über eine Hilfsspannungsquelle
zu versorgen, deren Wert unterhalb dem 0,7fachen .der Speisespannung liegt.
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Der Nachteil dieser bekannten Anordnung liegt im erhöhten Aufwand
auf der Stromversorgungsseite sowie darin, daß die Höhe ,des Kollektorspannungssprunges
der bistabilen Kippstufen stark von den Widerstandstoleranzen der Spannungsteiler
abhängig ist. Diese Abhängigkeit führt bei der Ansteuerung von Diodengattern oftmals
dazu, daß bei ungünstigem Zusammentreffen der Widerstandstoleranzen zweier Kippstufen,
das Diodengatter über den Steuerwiderstand nicht mit Sicherheit gespeist wird, da
die am Steuerwiderstand anliegende Sperrspannung kleiner als der am Differenzierkondensator
anliegende Spannungssprung ist. Bekannterweise werden hier zentrale Taktstufen in
Verbindung mit einem modifizierten Diodengatter zur Umgebung dieser Schwierigkeiten
verwendet.
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Sollen Schaltrelais oder Kraftmagnete direkt durch die bistabile Kippstufe
angesteuert werden, kann in der üblichen Schaltungsanordnung nicht die maximal mögliche
Schaltleistung ausgenutzt werden, da der am Kollektorpunkt zur Verfügung stehende
Spannungssprung ebenfalls nur dem 0,7fachen der Speisespannung entspricht. Nachteilig
ist außerdem, daß bei gesperrtem Transistor, d. h. in Ruhelage des Schaltrelais
oder des Kraftmagneten, der Basisstrom des anderen Transistors über die Spule fließt
und somit eine ständige, unerwünschte Vorerregung erzeugt. Die Erfindung vermeidet
die vorgenannten Nachteile in der Weise, daß in den kreuzweise geschalteten Verbindungsleitungen
zwischen den Kollektoranschlüssen der Transistoren und den Punkten oder basisseitigen
Spannungsteiler zur richtungsmäßigen Entkopplung,der Kollektoranschlüsse von den
an den Basisspannungsteilerpunkten auftretenden Teilspannungen je eine Diode geschaltet
ist und daß die Kollektoren über Widerstände zur Erzeugung der Kollektorspannungssprünge
in Höhe der anliegenden Speisespannung direkt mit der Speisespannungsquelle verbunden
sind. Hierdurch wird erreicht, daß das Kollektorpotential unabhängig von den Widerstandstoleranzen
des basisseitigen Spannungsteilers wird und bei Ansteuerung der Kippstufe nur zwischen
Kollektorkniespannung und der Speisespannung springt. An Stelle der kollektorseitigen:
HilfswIderständ.e können bei Verwendung der bisstabilen Kippstufe als Leistungsschalter
Schaltrelais oder Kraftmagnete vorgesehen werden, wobei die beim Abschalten entstehende
gefährliche Spannungsspitze auf übliche Weise mittels Dioden begrenzt werden kann.
In einer solchen Schaltungsanordnung kann die maximal mögliche Schaltleistung ausgenutzt
werden, und die unerwünschte Vorerregung entfällt, da im Ruhezustand des Schaltrelais
oder des Kraftmagneten nur der Kollektorreststrom des gesperrten Transistors fließt.
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Die Erfindung wird an Hand zweier Schaltbilder näher erläutert.
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F i g. 1 zeigt einen bistabilen Multivibrator mit Diodengattern und
logischem Netzwerk; F i g. 2 zeigt einen bistabilen Multivibrator als Leistungsschalter.
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Der in F i g. 1 dargestellte bistabile Multivibrator entspricht im
Prinzip und in der Wirkungsweise einem üblichen bistabilen Multivibrator, so :daß
auf eine ausführliche Funktionsbeschreibung der dynamischen Vorgänge verzichtet
werden kann und nur die auf die Erfindung zutreffenden schaltungsmäßigen
Besonderheiten
beschrieben werden. Für die Beschreibung der Wirkungsweise soll davon ausgegangen
werden, daß Transistor Tsl geöffnet und Transistor Ts2 -gesperrt ist. Der basisseitige
Spannungsteiler R 1; R 2; R 3 des Transistors Ts 1 ist so dimensioniert,
daß der Transistor Ts 1 vollständig geöffnet ist und somit am Punkt P3 die Kolllektorkniespannung
anliegt. Da die Diode D 2 in Durchlaßrichtung gepolt ist, entsteht am Punkt
P4 eine um die Durchlaßspannung der Diode D 2 höhere Spannung. Der Spannungsteiler
R 4; R5; R 6 .des Transistors Ts 2
besitzt bei symmetrischer
Ausführung .des Multivibratons die gleichen Werte wie der Spannungsteiler R
1;
R 2; R 3. Da die Spannung am Punkt P 4 nur wenig über dem
Nullpotential liegt, wird durch die positive Gegenspannung über den Widerstand R
6 am Punkt P5 eine positive Spannung entsprechender Größe erzeugt. Hierdurch
wird der Transistor Ts2 gesperrt, und es fließt nur noch ein sehr kleiner Kollektorreststrom
über den Widerstand R B. Am Punkt P 6 steht somit nahezu .die volle Speisespannung,
welche abgegriffen und im Beispiel zur Steuerung des Diodengatters D5;
C4; R10 verwendet werden kann. In diesem Fall ist das D.iadengatter gesperrt,
und zwar auch dann, wenn der dem Kondensator C4 zugeführte Spannungssprung die Größe
der Speisespannung besitzt. Am Punkt P 1 des Spannungsteilers R l; R2; R
3 entsteht eine von der Dimensionierung des Teilers abhängige Spannung, deren
Wert bei günstiger Auslegung des Multivibrators zwischen dem 0,5- und dem 0,7fachen
der Speisespannung liegt. Dadas Potential am Punkt P1 isomit niedriger als die Speisespannung
ist, welche am Punkt P6 anliegt, ist die Diode D 1 in Sperrichtung gepolt, und es
fließt nur ein sehr kleiner Diodenreststrom, welcher sich zu dem Kollektorreststrom
addiert. Durch geeignete Dimensionierung der Widerstände R 8 und R7, .die gleich
groß sind, kann der hierdurch her= vorgerufene Spannungsabfall entsprechend klein
gehalten werden, so daß tatsächlich nahezu die volle Speisespannung am Punkt P6
anliegt.
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Am Punkt P7 des im Beispiel der F i g. 1 dargestellten logischen Netzwerkes
liegt ebenfalls, da die Diode D 6 in Durchlaßrichtung gepolt ist, eine um die Durchlaßspannung
höhere Spannung als die Kollektorkniespannung des Transistors Ts 1.
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Wird die bistabile Kippstufe durch Zuführen eines Triggerimpulses
über den Trigger-Eingang angestoßen, so kippt sie in ihren zweiten stabilen Zustand,
wobei sich die Potentialverhältnisse lediglich sinngemäß umkehren. Die Kondensatoren
C1 und C2 dienen nur zur Überhöhung .der Vorderflanke des resultierenden Basisspannungssprunges
und können ebensogut direkt parallel zu den Widerständen R 2 und R 5 angeordnet
werden.
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Im zweiten stabilen Zustand des Multivibrators ist der Transistor
Tsl gesperrt und er Transistor Ts2 geöffnet. Am Punkt P3 liegt nun die volle .Speisespannung
und am Punkt P 6 die Kollektorkniespannung. Das Diodengatter D 5;
C4; R10 ist nun geöffnet. Die Anodenseite ,der Diode D 6 des logischen Netzwerkes
liegt, da am Punkt P3 die Speisespannung anliegt, ebenfalls auf -LiL, so daß die
Diode D 6 unabhängig davon, ob am Punkt P7 eine niedligere Spannung
oder die Speisespannung anliegt, gesperrt ist. Es treten also keinerlei Rückwirkungen
auf die Kippstufe auf. Die Wirkungsweise des in F i g. 2 dargestellten bistabilen
Leistungsschalters unterscheidet sich nicht von der des in F i g. 1 dargestellten
bistabilen Multivibrators. Die Widerstände R 7 und R 8 sind hier gleichzeitig eventuell
erforderliche Vorwiderstände, mit denen der Erregerstrom der Spulen der Schaltrelais
SR 1; SR 2 auf den gewünschten Wert gebracht wird. Der an den Punkten P3
und P6 auftretende Kollektorspannungssprung ist infolge der erfindungsgemäß eingeschalteten
Entkappeldioden D 1 und D 2 unabhängig von den sich
an den Punkten P 1 und P 4 einstellenden Potentialen. Da sowohl der Kollektorspannungssprung
als auch der Kollektorschaltstrom optimale Werte besitzen, kann die maximale mögliche
Schaltleistung ausgenutzt werden. Die Zustandsänderung des Multivibrators an den
Punkten P3 und P6 sauftretenden induktiven Spannungssitzen werden durch die Dioden
D $ und D 6 in bekannter Weise begrenzt, so daß auch hier zusätzliche Steuerspannungen
abgegriffen werden können, An den Punkten P1 und P4 können ebenfalls zusätzliche,
kleinere Steuerspannungen abgenommen worden. Die Erfindung ist nicht auf die angegebenen
Beispiele beschränkt, da sich diese je nach den Erfordernissen modifizieren lassen.