-
Multivibrator zur Erzeugung einer niederfrequenten Impulsfolge mit
einem extrem großen ImpulstastverhäItnis Es sind Rechteckwellengeneratoren bekannt,
deren jeweilige Impuls- und/oder Pausenzeit durch einen Kondensator bestimmt wird
und welche es gestatten, das Impulstastverhältnis zu ändern, während die Frequenz
konstant bleibt. Die Erfindung bezweckt, eine niederfrequente Impulsfolge mit einem
extrem großen Impulstastverhältnis mittels eines Multivibrators zu erzeugen. Die
Verwendung der Ladezeitkonstanten oder der Entladezeitkonstanten eines Kondensators
zur Bestimmung der Dauer der Impulsperiode des Multivibratörs stößt bei extrem großem
Impulstastverhältnis auf Schwierigkeiten, da ein entsprechend hochohmiger Widerstand
vorgesehen sein müßte, welcher den Stromfluß zu Beginn der Umschaltung des Multivibrators.
derart schwächen würde, daß die Umschaltung nicht sicher erfolgt. Die Erfindung
behebt diese Schwierigkeit dadurch, daß bei einem Multivibrator mit zwei Transistoren,
deren Basen über je eine Kondensatorwiderstandsanordnung mit dem Kollektor des jeweils
anderen Transistors verbunden sind, zur Erzeugung einer niederfrequenten Impulsfolge
mit einem extrem großen Impulstastverhältnis die Basis, des einen Transistors über
einen hochohmigen Widerstand an Spannung liegt und der Emitter dieses Transistors
in an sich bekannter Weise mit der Basis eines zusätzlichen Schalttransistors verbunden
ist, welcher im Sperrzustand einen extrem hohen Eingangswiderstand besitzt, so daß
die Zeitkonstante der die Basis dieses Transistors mit dem Kollektor des anderen
Transistors -koppelnden Kondensatorwiderstandsanordnung im wesentlichen durch den
mit ihr in Reihe liegenden hochohmigen Widerstand bestimmt ist und der bei Beginn
der Umschaltung über den hohen Widerstand fließende schwache Strom in der Kaskadenschaltung
der Transistoren in einem Ausmaße verstärkt wird; daß die Umschaltung sicher vollzogen
wird. Die Kaskadenschaltung von Transistoren nach der Erfindung verstärkt. den schwachen,
zu Beginn einer Umschaltung fließenden Strom. Dadurch wird die Beeinflussung des
Transistors der anderen Seite des Multivibrators -gewährleistet und somit die Umschaltung-
sicher bewirkt.
-
Es ist häufig auch erforderlich,. daß neben der durch- einen Rechteckwellengenerator
abgegebenen Impulsfolge auch eine hierzu inverse Impulsfolge zur Verfügung gestellt
wird. Ein diese Forderung erfüllender Rechteckwellengenerator wird dann zu einem
Gegentakt-Rechteckwellengenerator, an dessen Ausgängen zwei verschiedene Impulsfolgen,
die sich lediglich darin unterscheiden, daß- die Pausenzeit der einen Folge gleich
der Impulszeit der anderen Folge ist und umgekehrt, auftreten. Gemäß einer Weiterbildung
der Erfindung kann ein solcher Gegentakt-Rechteckwellengenerator in einfacher Weise
dadurch geschaffen werden, daß das die Impulszeit bestimmende Einstellglied sehr
niederohmig gemacht wird und daß die dadurch erzeugten sehr kurzen Impulse auf einen
-an sich bekannten bistabilen Kippkreis in der Weise einwirken, daß durch jeden
dieser kurzen Impulse das an den beiden Ausgängen des Kippkreises herrschende Potential
fortlaufend in einander entgegengesetztem Sinne geändert wird. Um eine voneinander
unabhängige Einregulierung der jeweiligen Pausen- und Impulszeit zu gewährleisten;
ist ferner vorgesehen, daß jedem der beiden Ausgänge des bistabilen Kippkreises
je ein Kondensator mit einem entsprechenden, die .Aufladezeit bestimmenden Einstellwiderstand
sowie einem diesem parallel geschalteten Gleichrichter zugeordnet sind und daß beideKondensatoren
mit den ihnen beigegebenen Schaltelementen abwechselnd zur Fest-: legung der jeweiligen
Pausen- oder Impulszeit benutzt werden.
-
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt.
Es zeigt Fig.1 die Schaltungsanordnung eines Rechteckwellengenerators, Fig.2 ein
Diagramm der von einer Anordnung nach Fig. 1 abgegebenen Impulsfolge,
Fig.3
einen Gegentakt-Rechteckwellengenerätor mit teilweise schematischer Darstellung
und Fig. 4 die an verschiedenen Punkten der Anordnung nach Fig. 3 auftretenden Spannungsänderungen
und Impulsfolgen.
-
Der Rechteckwellengenerator nach Fig. 1 besitzt einen Kondensator
C 1 in der Größenordnung von einigen icF, zwei einstellbare Widerstände R 1 und
R 2 zur Festlegung der -jeweiligen' -Impuls- und/oder Pausenzeit, drei Transistoren
T :t, T 2 und T 3, weitere Widerstände R 3 bis R 7; ein aus einem Kondensator
C 2 sowie den Widerständen R 5 und R 6 gebildetes Verzögerungsglied und eine Zenerdiode
Z6. Zur Ingangsetzung des Rechteckwellengenerators wird an die Stromversorgungsleitung
a eine Spannung Uo von beispielsweise -12 V angelegt, während an der Leitung
b Nullpotential herrscht. Um einen sehr hohen Sperrwiderstand zu sichern, wird als
Transistor 1, vorzugsweise ein Siliziumtransistor; dem ein sehr hoher Sperrwiderstand
eigen ist, verwendet.
-
Wird eine Spannung von beispielsweise -12 V an die Leitung a angeschaltet;
so lädt sich der Kondensator C 1 einerseits über den Einstellwiderstand R 1 und
andererseits über die Zenerdiode Z6 sowie die durchlässige Emitter-Kollektor-Strecke
des Transistors T3 auf. Am Punkt C steigt die Spannung nach einer e-Funktion -an.
Sobald die Zenerspannung erreicht wird, öffnet der Transistor T1, so daß sein Emitterstrom
in die Basis des Transistors T2 fließen kann, der ebenfalls öffnet. Am Widerstand
R 3 entsteht auf diese Weise ein Spannungsabfall, der über das aus den Widerständen
R 5 und R 6 sowie den Kondensator C2 gebildete Verzögerungsnetzwerk der Basis des
Transistors T3 mitgeteilt wird, der nun sperrt und damit das Potential am Punkt
D negativer werden läßt. Es entsteht am Ausgang D eine Spannungsänderung von der
Zenerspannung zur Betriebsspannung, die als Spannungsabfall am Widerstand R 7 abgenommen
werden kann.
-
Nach Erreichen der Zenerspannung durch die Ladespannung des Kondensators
C 1 entlädt sich dieser einerseits über den Widerstand R 1 und - andererseits über
die Widerstände R2 und R7: Die Dauer der Entladung und damit die jeweilige Impulszeit
kann mittels des Widerstandes: R 2 eingestellt werden, während die Dauer der Ladung
und damit die Pausenzeit durch die Widerstände R 1 und R 2 gemeinsam bestimmt wird.
Zur Einstellung der verschiedenen Schaltzeiten ist es deshalb erforderlich, zuerst
die Impulszeit mittels des Widerstandes R 2 und dann die jeweils gewünschte Pausenzeit
mittels des Widerstandes R 1 festzulegen.
-
Es ist nicht unbedingt notwendig, zur Festlegung einer bestimmten
Bezugsspannung eine Zenerdiode zu verwenden. An deren Stelle kann auch ein ohmscher
Widerstand treten, wobei die beiden Transistoren T 1 und T 2 über
diesen Widerstand miteinander verkoppelt sind. Bei der Verwendung dieser Maßnahme
wird der Wechsel von dem einen in den anderen Zustand beschleunigt; so däß sich
sehr steile Impulsflanken ergeben.
-
Die von der Vorrichtung nach Fig:1 an der Klemme D abnehmbaren Spannungsveränderungen
haben etwa die in Fig. 2 dargestellte Form.
-
Will man zu der durch die in Fig. 1 beschriebene Kippschaltung erzeugten
Impulsfolge auch die dazu inverse Impulsfolge erzeugen, so wird eine Schaltung.
nach Fig. 3 verwendet, die außer der in Fig. 1 dargestellten Kippschaltung, die
in dieser Figur mit KS bezeichnet ist, noch eine bistabile Kippschaltung FL enthält.
Die Schaltungsanordnung dieser Kippschaltung FL ist nicht näher dargestellt, da
derartige Schaltungen allgemein bekannt sind. An der Stelle KS in Fig. 3 ist die
Anordnung nach Fig. 1 einzufügen, wobei aber die in Fig. 1 gestrichelt gezeichneten
Verbindungen weggelassen sind und durch die in Fig. 3 angegebenen Verbindungen und
Bauteile ersetzt werden.
-
Die beiden Ausgänge E und F der Kippschaltung FL führen wechselweise
Potential, das entweder 0 oder -12 V beträgt. Wird angenommen, daß an der Klemme
E ein Potential von -12 V anliegt, während an der Klemme F Nullpotential herrscht,
so wird der Kondensator C 1 in Fig. 3 über die Widerstände R 1 und R3; von denen
R 1 einstellbar ist, geladen, da die Diode D 3 in ihrer Sperrichtung beansprucht
wird. Die Spannung am Punkt A steigt nach einer e-Funktion an, und zwar so
länge, bis sie die Zenerspannung Uz erreicht. An diesem Zeitpunkt wird in der Kippschaltung
KS der Transistor T3 (Fig. 1) gesperrt, so daß an der Klemme D ein Spannungssprung,
der den Beginn eines Impulses kennzeichnet, auftritt und der dem Kippkreis FL mitgeteilt
wird. Dieser kippt in seine zweite stabile Lage um, in der an der Klemme E Nullpotential
und an der Klemme F Potential von -12V herrscht.
-
Der Kondensator C l entlädt sich sofort über die nunmehr geöffnete
Diode D 3, so daß der auf den Eingang D gegebene Impuls nur sehr kurz in der Größenordnung
von etwa 1 msec ist. Da nun an der Klemme F eine Spannung von -12 V herrscht, lädt
sich der Kondensator C 2 über die Widerstände R 2 und R 4 auf, und zwar so lange,
bis wiederum an der Klemme B in analoger Weise zu der vorigen Potentialänderung
an. der Klemme A die Spannung Uz erreicht wird. Die Multivibrator-Kippschaltung
KS (Fig. 1) spricht deshalb erneut an und kippt die bistabile Kippschaltung zurück,
so daß nunmehr der Kondensator C 2 über die Diode D 4 entladen wird und das Spiel
von neuem beginnen kann.
-
Es werden also abwechselnd die Kondensatoren C 1 und C 2 geladen.
Mit dem Widerstand R 1 läßt sich die Pausenzeit unabhängig von der Impulszeit einstellen;
da für die letztere ausschließlich die Widerstände R 2 und R 4, von denen der erstere
einstellbar ist, maßgeblich sind. Der Flip-Flop-Kreis FL gibt an seinen beiden Ausgängen
zueinander inverse Rechteckimpulse ab.
-
In Fig. 4 sind die an verschiedenen Punkten der Schaltung von Fig.3
auftretenden Spannungsänderungen dargestellt. Die an den Punkten A und B auftretenden
Impulsfolgen überlagern sich am Punkt C in der aus der Fig. 4 ersichtlichen Weise,
wobei Dioden D 1 und D 2 dafür sorgen, daß die Punkte A und B gegeneinander entkoppelt
sind. Die amPunkt D auftretenden, sehr kurzen Impulse steuern den bistabilen Kippkreis
FL in Fig. 3 jeweils so um, daß an dessen Ausgängen E und F die aus Fig.
4 ersichtlichen Impulsfolgen, die zueinander invers sind, auftreten.