DE1216359B

DE1216359B - Bistable multivibrator

Info

Publication number: DE1216359B
Application number: DEV25648A
Authority: DE
Inventors: Herbert Schroeder
Original assignee: ARNSTADT FERNMELDEWERK; Fernmeldewerk Arnstadt VEB
Current assignee: ARNSTADT FERNMELDEWERK; Fernmeldewerk Arnstadt VEB
Priority date: 1964-03-20
Filing date: 1964-03-20
Publication date: 1966-05-12

Description

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.Bistable multivibrator The invention relates to a bistable transistor multivibrator with output control voltage at the collector points in the amount of the applied supply voltage and cross connection (of the collector connections with the voltage divider on the base side.

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.Bistable multivibrators consist of two crosswise with each other connected: inverters and have two stable, different switching states. Such stages are in counting chains, for the control of logical networks, used as switch and storage elements. Because the collector terminals of the transistors usually cross-connected directly to the voltage dividers on the base side are, the amplitude of the output control voltage is also dependent on the divider ratio the voltage divider "that is, it fluctuates between the collector knee voltage and in the best case 0.7 times the supply voltage.

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.When building complex logical networks, which have a multitude of are controlled by bistable multivibrators, it is with consideration for non-reactive Operating works of the multivibrators are required, the logical networks via an auxiliary voltage source to supply the value of which is below 0.7 times the supply voltage.

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.The disadvantage of this known arrangement is the increased effort on the power supply side as well as that the height of the collector voltage jump of the bistable multivibrators depend heavily on the resistance tolerances of the voltage divider is dependent. This dependency often leads to the control of diode gates in addition, that if the resistance tolerances of two flip-flops coincide unfavorably, the diode gate is not fed with certainty via the control resistor, since the reverse voltage applied to the control resistor is lower than that of the differentiating capacitor there is a voltage jump. As is known, central clock stages are used here in Connection with a modified diode gate to avoid these difficulties used.

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.Should switching relays or power magnets go directly through the bistable multivibrator can not be controlled in the usual circuit arrangement, the maximum possible Switching capacity can be used, since the one available at the collector point The voltage jump also only corresponds to 0.7 times the supply voltage. Disadvantageous is also that when the transistor is blocked, i. H. in the rest position of the switching relay or the force magnet, the base current of the other transistor flows through the coil and thus creates a constant, undesirable pre-excitation. The invention avoids the aforementioned disadvantages in such a way that in the cross-connected connecting lines between the collector connections of the transistors and the points or base-side Voltage divider for directional decoupling of the collector connections from the A diode is switched on each of the partial voltages occurring at the base voltage divider points and that the collectors have resistors to generate the collector voltage jumps connected directly to the supply voltage source at the level of the supply voltage applied are. This ensures that the collector potential is independent of the resistance tolerances of the voltage divider on the base side is only between Collector knee voltage and the supply voltage jumps. Instead of the collector side: Auxiliary resistors can be used as a circuit breaker when using the until stable multivibrator Switching relays or power magnets are provided, with the resulting when switching off dangerous voltage spikes can be limited in the usual way by means of diodes. The maximum possible switching capacity can be used in such a circuit arrangement and the unwanted pre-excitation is omitted, since the switching relay is in the idle state or of the force magnet only the residual collector current of the blocked transistor flows.

Die Erfindung wird an Hand zweier Schaltbilder näher erläutert.The invention is explained in more detail using two circuit diagrams.

F i g. 1 zeigt einen bistabilen Multivibrator mit Diodengattern und logischem Netzwerk; F i g. 2 zeigt einen bistabilen Multivibrator als Leistungsschalter.F i g. 1 shows a bistable multivibrator with diode gates and logical network; F i g. 2 shows a bistable multivibrator as a power switch.

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.The in F i g. The bistable multivibrator shown in FIG. 1 corresponds in principle and in the mode of operation of a conventional bistable multivibrator, so that a detailed functional description of the dynamic processes can be dispensed with and only the special circuit features applicable to the invention are described. For the description of the mode of operation it should be assumed that transistor Tsl is open and transistor Ts2 is blocked. The base-side voltage divider R 1; R 2; R 3 of the transistor Ts 1 is dimensioned so that the transistor Ts 1 is completely open and thus the knee voltage is applied to the point P3. Since the diode D 2 is polarized in the forward direction, a voltage which is higher by the forward voltage of the diode D 2 arises at the point P4. The voltage divider R 4; R5; R 6 of the transistor Ts 2 has the same values as the voltage divider R 1 in the symmetrical design of the multivibraton; R 2; R 3. Since the voltage at point P 4 is only slightly above zero potential, a positive voltage of a corresponding magnitude is generated by the positive counter-voltage across resistor R 6 at point P5. As a result, the transistor Ts2 is blocked, and only a very small residual collector current flows through the resistor R B. At point P 6 there is almost the full supply voltage, which is tapped and, in the example, to control the diode gate D5; C4; R10 can be used. In this case the D.iadengatter is blocked, even if the voltage jump supplied to the capacitor C4 has the size of the supply voltage. At point P 1 of the voltage divider R l; R2; R 3 results in a voltage dependent on the dimensioning of the divider, the value of which is between 0.5 and 0.7 times the supply voltage if the multivibrator is well designed. Since the potential at point P1 is iso lower than the supply voltage which is applied to point P6, diode D 1 is polarized in the reverse direction, and only a very small residual diode current flows, which is added to the residual collector current. By suitably dimensioning the resistors R 8 and R7, which are of the same size, the resulting voltage drop can be kept correspondingly small, so that in fact almost the full supply voltage is applied to point P6.

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.At point P7 of the example in FIG. 1 illustrated logical network is also, since the diode D 6 is polarized in the forward direction, one around the forward voltage higher voltage than the collector knee voltage of transistor Ts 1.

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.If the bistable multivibrator is triggered by supplying a trigger pulse via the trigger input, it flips into its second stable state, with the potential relationships merely reversing accordingly. The capacitors C1 and C2 only serve to increase the leading edge of the resulting base voltage jump and can just as well be arranged directly parallel to the resistors R 2 and R 5.

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.In the second stable state of the multivibrator, the transistor Tsl is blocked and the transistor Ts2 is open. The full supply voltage is now at point P3 and the collector knee voltage at point P 6. The diode gate D 5; C4; R10 is now open. The anode side of the diode D 6 of the logic network is also on -LiL, since the supply voltage is present at point P3, so that diode D 6 is blocked regardless of whether a lower voltage or the supply voltage is present at point P7. So there are no repercussions on the trigger stage. The mode of operation of the in F i g. 2 shown bistable circuit breaker does not differ from that of the in F i g. 1 illustrated bistable multivibrator. The resistors R 7 and R 8 are at the same time possibly required series resistors with which the excitation current of the coils of the switching relays SR 1; SR 2 is brought to the desired value. The collector voltage jump occurring at points P3 and P6 is independent of the potentials established at points P 1 and P 4 as a result of the decapping diodes D 1 and D 2 switched on according to the invention. Since both the collector voltage jump and the collector switching current have optimal values, the maximum possible switching capacity can be used. The change in state of the multivibrator at points P3 and P6 s occurring inductive voltage peaks are limited by the diodes D $ and D 6 in a known manner, so that additional control voltages can also be tapped here, additional, smaller control voltages can also be tapped at points P1 and P4 been. The invention is not restricted to the examples given, since these can be modified as required.

Claims

Claim: Bistable transistor multivibrator with output control voltage at the collector points equal to the applied supply voltage and cross-connection of the collector connections with the base-side voltage divider, characterized in that in the cross-connected connection lines between the collector connections (P3; P6) of the transistors (Ts 1; Ts 2 ) and the points (P 4; P 1) of the voltage dividers on the base side (R4; R5; R 6 and R l; R 2; R 3) for the directional decoupling of the collector connections from the partial voltages occurring at the base voltage regulator points (P1; P2) a diode (D2, D I) is connected and that the collectors are directly connected to the supply voltage source via resistors (R7; R8) for generating the collector voltage jumps in the amount of the supply voltage applied. Documents considered: German Auslegeschrift No. 1144 329.