Astabiler Multivibrator Die Erfindung betrifft einen astabilen Multivibrator
mit zwei rückgekoppelten Transistoren. Werden bei solchen Schaltunganordnungen keine
besonderen zusätzlichen Schaltungsmittel eingeführt, dann besteht die Gefahr, daß
der Schwingeinsatz verhindert ist. Dies wird beispielsweise dadurch verursacht,
daß nach Anlegen der Speisespannung die vorher stromlosen Transistoren in der Weise
Strom ziehen, daß die geringer werdenden Ladungsdifferenzen an den Rückkopplungskondensatoren
den Verstärkungsgrad jedes Transistors herabsetzen, bis die Sättigung zumindest
eines der Transistoren statisch erreicht ist und somit ein Schwingeinsatz der Transistoren
unmöglich wird, da dann keine nennenswerte Verstärkung kleiner Signale durch den
gesättigten Transistor erfolgt. Oft wird auch ein Wiedereinsetzen der Schwingung
dadurch verhindert, daß beispielsweise bei einer plötzlichen Belastung des Multivibrators
diese Störung zumindest einen der beiden Transistoren in die Sättigung bringt, in
der er dann wegen fehlender Verstärkung verbleibt. Um dies zu vermeiden, ist es
einerseits bekannt, besondere Schaltungsmittel vorzusehen, die verhindern, daß die
Transistoren weder statisch noch dynamisch bis zur Sättigung ausgesteuert werden
können. Unter anderem bedingen diese Schaltungsanordnungen den Nachteil, daß der
volle Wirkungsgrad der Multivibratoren, der erst durch die Ansteuerung bis zur Sättigung
bedingt wird, nicht erreicht wird. Andererseits ist es bekannt, durch zusätzliche
Schaltungsmittel an einem Transistor die Schaltungsanordnung unsymmetrisch zu machen,
so daß einer der beiden Transistoren bevorzugt gesteuert wird. So ist es z. B. bekannt,
bei einem astabilen Multivibrator die Basen der beiden Transistoren über je einen
Widerstand und ein beiden gemeinsames dazu in Reihe liegendes RC-Glied mit einem
gegenüber den Emittern positiven Potential zu verbinden und den Kollektor eines
der Transistoren über eine Diode an den Verbindungspunkt des RC-Gliedes mit den
Widerständen anzuschließen. Diese, wie andere bekannte Schaltungsanordnungen, hat
unter anderem den wesentlichen Nachteil, daß die oft geforderte Bedingung nach einem
symmetrischen Aufbau des Multivibrators, wenn z. B. die Signale des einen Ausgangs
gleich denen des anderen sein sollen, nicht erfüllt ist.Astable multivibrator The invention relates to an astable multivibrator
with two feedback transistors. With such circuit arrangements there are no
introduced special additional circuit means, then there is a risk that
the oscillating insert is prevented. This is caused, for example, by
that after applying the supply voltage the previously currentless transistors in the way
Draw current that the decreasing charge differences on the feedback capacitors
decrease the gain of each transistor until at least saturation
one of the transistors is reached statically and thus an oscillation of the transistors
becomes impossible, since then there is no appreciable amplification of small signals by the
saturated transistor occurs. Often there is also a re-establishment of the oscillation
this prevents, for example, a sudden load on the multivibrator
this disturbance saturates at least one of the two transistors, in
which he then remains due to lack of reinforcement. To avoid this, it is
known on the one hand to provide special circuit means that prevent the
Transistors are controlled neither statically nor dynamically to saturation
can. Among other things, these circuit arrangements have the disadvantage that the
full efficiency of the multivibrators, which only through the activation up to saturation
is conditioned, is not achieved. On the other hand, it is known by additional
Circuit means on a transistor to make the circuit arrangement asymmetrical,
so that one of the two transistors is controlled preferentially. So it is z. B. known
in the case of an astable multivibrator, the bases of the two transistors via one each
Resistance and a common to both RC element lying in series with one
to connect positive potential towards the emitter and the collector of a
of the transistors via a diode to the connection point of the RC element with the
Connect resistors. This, like other known circuit arrangements, has
Among other things, the main disadvantage that the often required condition after a
symmetrical structure of the multivibrator, if z. B. the signals of one output
equal to those of the other is not fulfilled.
Gegenstand der Erfindung ist ein astabiler Multivibrator mit zwei
rückgekoppelten Transistoren, der diese Nachteile vermeidet und in jedem Fall einen
sicheren Schwingeinsatz gewährleistet. Er kennzeichnet sich dadurch, daß auf jeder
Seite der Schaltung dem jeweiligen Transistor allein von seinem Kollektorwiderstand
her sein Basispotential über eine Diode eingespeist wird, welche gleichzeitig dieses
Potential einem Kondensator zuführt, der mit seinem dem Diodenanschluß abgekehrten
Anschluß mit einem festen Potential verbunden ist.The invention relates to an astable multivibrator with two
feedback transistors, which avoids these disadvantages and in any case one
Safe use of vibrations guaranteed. It is characterized by the fact that on each
Side of the circuit to the respective transistor solely from its collector resistance
forth its base potential is fed in via a diode, which at the same time this
Potential feeds a capacitor, which faces away from the diode connection with its
Terminal is connected to a fixed potential.
Es ist ein wesentlicher Vorteil der Erfindung, daß eine kurze dynamische
Ansteuerung der Transistoren in die Sättigung möglich ist, daß aber der Sättigungszustand
der Transistoren instabil ist, so daß eine Rückführung in den aktiven Zustand bewirkt
wird, ohne daß die Vorteile der Grundkippschaltung, z. B. hinsichtlich der symmetrischen
Eigenschaften der Kippvorgänge, verlorengehen. In weiterer Ausgestaltung der Erfindung
ist es vorteilhaft, wenn als festes Potential für die betreffenden Anschlüsse der
erfindungsgemäß hinzugeschalteten Kondensatoren die Betriebsspannung gewählt wird.
Bei einer solchen Anordnung vermeidet man nach dem Anlegen der Betriebsspannung
eine gewisse Totzeit, die andernfalls durch anfängliches Aufladen der betreffenden
Kondensatoren, wenn als festes Potential beispielsweise die Masse gewählt wird,
verursacht wird.It is a major advantage of the invention that a short dynamic
Driving the transistors into saturation is possible, but that the saturation state
of the transistors is unstable, causing a return to the active state
is without the advantages of the basic flip-flop, z. B. in terms of symmetrical
Properties of the tilting processes are lost. In a further embodiment of the invention
it is advantageous if the
According to the invention added capacitors, the operating voltage is selected.
With such an arrangement one avoids after applying the operating voltage
a certain dead time, otherwise by initially charging the relevant
Capacitors, if, for example, ground is chosen as the fixed potential,
caused.
Der Erfindungsgegenstand und seine Funktionsweise wird an einem Ausführungsbeispiel,
bei dem das feste Potential für die Kondensatoren die Betriebsspannung ist, an Hand
der Figur näher erläutert.The subject of the invention and its mode of operation will be illustrated in an exemplary embodiment,
at which the fixed potential for the capacitors is the operating voltage
the figure explained in more detail.
Diese Figur zeigt einen astabilen Multivibrator in symmetrischer Schaltungsanordnung
mit den beiden Transistoren 1 und 2, den Kollektorwiderständen
3
und 4, den Basiswiderständen 5 und 6, den Rückkopplungskondensatoren
7 und 8, den Dioden 9 und 10 und den Parallelkondensatoren 11 und 12. Es soll zur
Betrachtung der Funktionsweise das symmetrische, d. h. das gleichartige Verhalten
der linken und der rechten Seite der Schaltungsanordnung vorausgesetzt werden, so
daß nur eine Seite, beispielsweise
die linke, in ihrem Verhalten
beschrieben zu werden braucht. Am Punkt 13 wird die Speisespannung - U angelegt.
Da die Diode 9 in Flußrichtung geschaltet ist, gelangt das Potential - U an den
basisseitigen Anschluß des Kondensators 11, und es fängt ein Steuerstrom über den
Basiswiderstand 5 und die Basis des Transistors 1 an zu fließen, der wiederum einen
steigenden Kollektorstrom dieses Transistors hervorruft, d. h., dieser Transistor
wird leitend. Dadurch steigt das Potential am Kollektor dieses Transistors, d. h.,
die Flußspannung an der Diode 9 nimmt ab. Wird deren Schwellspannung erreicht bzw.
unterschritten, dann sperrt sie, und der Basissteuerstrom wird nur noch von der
Ladung des Kondensators 11
geliefert, dessen Kapazität genügend groß, d. h.
so groß gewählt ist, daß er für eine gewisse Zeit den Transistor 1 leitend macht,
d. h., daß das Kollektorpotential zwecks Sperrung der Diode genügend hoch bleibt.
In dieser Zeit steigt, da nun der Kondensator 11 den Basissteuerstrom liefert, die
Basisspannung des Transistors 1 an. Dies hat zur Folge, daß der Transistor aus dem
leitenden Zustand, d. h. dem Zustand, der zur Sättigung und damit zur Unterdrückung
jeglicher Schwingungsmöglichkeit strebt, herausgesteuert wird wieder in den aktiveren
Bereich. Ist der Transistor genügend geöffnet, d. h. das Potential am Kollektor
für die Flußspannung der Diode genügend gefallen, dann wird wieder über die Diode
9 der basisseitige Anschluß des Kondensators 11 von neuem auf das Potential - U
gebracht. Ersichtlich verhindert diese Funktionsweise, die letztlich durch die Umladung
des Kondensators 11 bedingt ist, daß der Transistor 1 statisch den Sättigungszustand
erreicht, d. h., die Möglichkeit zum Schwingeinsatz wird dauernd aufrechterhalten.
Daß sich die andere Seite des Multivibrators gleich verhält, ändert nichts an dieser
Funktionsweise.This figure shows an astable multivibrator in a symmetrical circuit arrangement with the two transistors 1 and 2, the collector resistors 3 and 4, the base resistors 5 and 6, the feedback capacitors 7 and 8, the diodes 9 and 10 and the parallel capacitors 11 and 12 Consideration of the mode of operation, the symmetrical, ie the similar behavior of the left and the right side of the circuit arrangement are assumed, so that only one side, for example the left, needs to be described in terms of its behavior. At point 13 the supply voltage - U is applied. Since the diode 9 is switched in the forward direction, the potential - U reaches the base-side connection of the capacitor 11, and a control current begins to flow through the base resistor 5 and the base of the transistor 1, which in turn causes an increasing collector current of this transistor, that is, this transistor becomes conductive. As a result, the potential at the collector of this transistor increases, that is, the forward voltage across the diode 9 decreases. If the threshold voltage is reached or undershot, it blocks, and the base control current is only supplied by the charge of the capacitor 11 , the capacitance of which is selected to be sufficiently large, ie so large that it makes the transistor 1 conductive for a certain time, ie that the collector potential remains high enough to block the diode. During this time, since the capacitor 11 is now supplying the base control current, the base voltage of the transistor 1 increases. This has the consequence that the transistor is driven out of the conductive state, ie the state which tends to saturation and thus to suppress any possibility of oscillation, back into the more active area. If the transistor is open enough, ie the potential at the collector for the forward voltage of the diode has dropped sufficiently, then the base-side connection of the capacitor 11 is again brought to the potential - U via the diode 9. Obviously, this mode of operation, which is ultimately due to the charge reversal of the capacitor 11, prevents the transistor 1 from reaching the state of saturation statically, that is to say, the possibility of oscillating use is permanently maintained. The fact that the other side of the multivibrator behaves in the same way does not change this mode of operation.
Die gleiche Betrachtung gilt für den Fall, daß beide Transistoren
vorher durch irgendeinen äußeren Zwang in den Sättigungszustand gebracht werden.
Hört dieser Zwang auf, dann bedingt in gleicher Weise, wie oben beschrieben, die
Umladung der Parallelkondensatoren 11, 12 eine Rücksteuerung der Transistoren vom
gesättigten in den aktiven Zustand. Der Schwingvorgang als solcher, z. B. Impulsform
und Impulsdauer, wird im wesentlichen durch die Grundkippschaltung mit den Schaltelementen
1 bis 8 bestimmt, durch die erfindungsgemäß hinzugefügten .Schaltelemente 9 bis
12 jedoch nicht wesentlich beeinflußt.The same consideration applies in the event that both transistors
be saturated beforehand by some external compulsion.
If this compulsion ceases, then in the same way as described above, the
Charge reversal of the parallel capacitors 11, 12 a reverse control of the transistors from
saturated in the active state. The oscillation process as such, e.g. B. Pulse shape
and pulse duration, is essentially determined by the basic flip-flop with the switching elements
1 to 8 determined by the inventive added .Schaltelemente 9 to
12, however, is not significantly affected.
Die Erfindung wurde an einer Grundkippschaltung, die allein keinen
sicheren Schwingeinsatz hatte, in folgender Dimensionierung erprobt:
5=6=50k-2 7=8=100pF
-U= -10V
3=4=10kQ 1=2=AF101
Um einen sicheren Schwingeinsatz zu erreichen, wurden bei diesem Ausführungsbeispiel
die Schaltelemente 11= 12 = 1000 pF; 9 = 10 = AAZ 10 hinzugefügt.The invention was tested on a basic flip-flop circuit, which on its own did not have a safe oscillating insert, in the following dimensions: 5 = 6 = 50k-2 7 = 8 = 100pF
-U = -10V
3 = 4 = 1 0 kQ 1 = 2 = AF101
In order to achieve a reliable vibration insert, the switching elements 11 = 12 = 1000 pF; 9 = 10 = AAZ 10 added.