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Transistor-Zeitmessschaltung mit veränderbarer Einstellzeit
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gekennzeichnet, dass der monostabile Multivibrator aus zwei unterschiedlichen Verstärkerschaltungen aufgebaut ist ; von denen die arbeitsstromführende Verstärkerschaltung Hl aus einem Transistor besteht, bei
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5nungsquelle geführten Emitters über eine Diode G von einer Teilspal111ung der Speisespannung Ul erzeugt wird, und dass die ruhestromführende Verstärkerschaltung ein aus zwei Transistoren H2, H3 aufgebauter
Differentialverstärker ist, dessen gemeinsames Emitterpotential mit Hilfe einer weiteren Spannungsquel- le U2 um den Betrag der Sperrspannung positiv gegenüber Masse gehalten wird.
An Hand der Zeichnung wird im folgenden der Aufbau und die Wirkungsweise eines Ausführungsbei- spiels beschrieben.
Der Transistor Hl ist das Verstärkerelement der ersten Verstärkerschaltung. Der Widerstand R3 bzw.
R4 ist der Kollektor bzw. der Emitterwiderstand. Die Widerstände R1 und R2 bilden einen Spannungsteiler für die Emittervorspannung die dem Emitter über eine Diode G zugeführt wird. Dem Kollektor wird der
Auslöseimpuls vom Eingang A über einen Kondensator Cl zugeführt. Der Kondensator C2 und der Wider- stand R5 bilden zusammen das zeitbestimmende Glied. Die Transistoren H2 und H3 bilden zusammen einen Differentialverstärker, wobei der erste Transistor H2 die Funktion des zweiten Transistors eines mo- nostabilen Multivibrators erfüllt, dessen Kollektor mit der Basis des Transistors Hl und dem Ausgang B verbunden ist. Die Kollektorspannung wird dem Spannungsteiler aus den Widerständen R7 und R8 ent- nommen. Die Basis ist mit dem gemeinsamen Punkt des Kondensators C2 und des Widerstandes R5 ver- bunden.
Die Emitterspannung wird über den Widerstand R9 aus dem positiven Pol einer Spannungsquelle + U2 bezogen, deren negativer Pol an Masse liegt.
Der Transistor H3 hat dieselbe Emitterspannung wie der Transistor H2. Die Basis liegt an Masse, und der Kollektor über den Widerstand R6 am negativen Pol der Spannungsquelle Ul.
Die Spannung u am Emitter des Transistors Hl beträgt mit den eingezeichneten Spannungen :
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Die Spannung über dem Widerstand R8 ist mit dem Vektor U9 bezeichnet und beträgt :
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Bei dieser Gleichung 2) ist vorausgesetzt, dass der Transistor Hl leitet und der Transistor H2 gesperrt ist. Um den Strom durch den Transistor Hl durch die mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen R2, R3 gebildete Emitterspannung zu beherrschen, wird die Emitterspannung über die Diode G zugeführt.
Unter Verwendung der Gleichung 1 errechnet sich der Strom iE durch den Widerstand R4 zu :
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Aus dem oben gesagten ist ersichtlich, dass derselbe Strom iE auch durch den Widerstand R3 fliesst, worauf die Spannung u errechnet werden kann :
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Damit der Transistor Hl wirklich leitend ist, muss ein Basisstrom fliessen. Die Bedingung dafür ist :
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Mit hohem Verstärkungsgrad Cl wird der zweite Bruch rechts in der Gleichung nahezu eins.
Ein für die Praxis genügender Verstärkungsgrad könnte dadurch erhalten werden, dass zwei Transistoren in Dop-
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Ohne Differentialverstärker, gebildet aus den Transistoren H2 und H3, wäre bekanntlich der Emitter des dafür einzusetzenden Transistors auf Masse geschaltet und die Sperrspannung u wäre damit tempera- turabhängig. Unter Verwendung der Differentialverstärkerschaltung kann die Spannung u zerlegt werden :
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Die beiden Spannungen u und u sind entgegengesetzt geschaltete Diodenspannungen. Ändert sich nun der Diodenwiderstand in Funktion der Temperatur, so bleibt die Differenz fortwährend dieselbe, da der Emitterstrotn durch den Transistor H2 bei gesperrtem Transistor H2 durch den Transistor H3 fliesst.
Die Schaltzeit t des Multivibrators ist durch die Entladezeit des Kondensators C2 über den Widerstand
R5 gegeben :
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Durch Einsetzen der Gleichung 8) in Gleichung 9) ergibt sich :
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Mit dem veränderbaren Widerstand R9 können dieSpannungenuundu gleich gross gemacht werden, indem Ug gleich der Sperrspannung des Transistors H2 gemacht wird. Die Gleichung 10) kann damit vereinfacht werden :
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Die Temperatureinwirkungen auf den Transistor Hl bedingen eineÄnderung Basis-Emitterspannung u .
Aus der Gleichung 4) kann ersehen werden, dass bei Erhöhung der Spannung u die Spannung u um den gleichen Betrag kleiner wird. Die Spannung Us ändert dabei im gleichen Masse wie die Spannung u. Sofern die Bedingung
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erfüllt ist, verändert sich die Schaltzeit t gemäss der Gleichung 11) nicht.
Für die Zeitmessschaltung muss dieDauer eines Impulses proportional einem veränderbaren Wert sein.
Die Gleichung 11) zeigt eine lineare Abhängigkeit der Schaltzeit t vom Widerstand R5 und vom Kondensator C2. Die Linearität der Impulslängenänderung ist somit ausschliesslich durch die Linearität eines dieser zwei veränderbaren Schaltelemente gegeben.
In diesem Schaltungsbeispiel wurde aus wirtschaftlichen Gründen ein veränderbarer Widerstand R5 vorgeschlagen. Selbstverständlich könnte ebenso der Kondensator C2 veränderbar und der Widerstand R5
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Temperaturänderungen zwischen -30OC+ 700C einen Fehler von weniger als 0, 1 Ufo.
Um die Erholungszeit zu verkürzen, könnten die Emitter der Transistoren H2 und H3 über einen Konsator C3 auf Masse geschaltet werden. Damit würde, nachdem der Transistor H2 in den leitenden Zustand übergeführt ist, die Ladung des Kondensators über die Diodenstrecke des Transistors H2 den Kondensator C2 zusätzlich laden. Damit wären ohne weiteres Impuls- zu Impulslückenverhältnisse von 100 : 1 zu ernalten.