DE2252774A1 - Astabiler multivibrator - Google Patents

Description

ΡΗΡΓ.5991 * Va/EVH.

Dr. BerfcfTt Schola ntC

Patentanwalt Z Z 3

Anmelder:· H. V. Philips' Gloelfampenfabrieked

AkteN^ PHH- 5991
Anmeldung vom» 26. Okt. 1972

Astabiler Multivibrator,

Die Erfindung bezieht sich auf eine MültivibratorschaltungsanOrdnung mit veränderlicher Schwingungsfrequenz, die einen ersten und einen zweiten Transistor mit je einer Steuerelektrode, einer Zuführölöktrode und einer Ausgangs-! elektrode enthält, wobei die Zuführelektroden der beiden Transistoren über ein kapazitives Element miteinander gekoppelt sind und die Steuerelektrode wenigstens eines der Transistoren mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors gekoppelt ist, während der Verbiiidungsieituhg zwischen der Zuführelektrode des ersten Transistors und dem kapazitiven Element ein erster Ausgangs strom und der Verbinduiigsieitung zwischen der Zufuhrelektrode des zweiten Transistors und dem kapazitiven Element ein zweiter Ausgangsstrom einer' Strom-

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quellenanordnung zugeführt werden, wobei die Grosse dieser Ströme von.einem dieser Stromquellenanordnung zugeführten Steuersignal abhängig ist.

Bei einer Ausführung mit Bipolartransistoren bezieht sich die Erfindung also auf einen sogenannten emittergekoppelten Multivibrator. Die Schwingungsfrequenz eines derartigen Multivibrators wird durch die zum Aufladen des kapazitiven Elements auf einen ersten Schwellwert benötigte Zeit und durch die zum Entladen dieses kapazitiven Elements auf einen zweiten Schwellwert benötigte Zeit ₍ bestimmt;· Diese Schwingungsfrequenz wird also durch dl· Grosse der Kapazität, die Grosse des Auflade- und des Entlad·Stromes und den Spannungshub der Kapazität, d.h. die Spannung«·* differenz zwischen den beiden genannten Schwellwerten, bestimmt. Zur Aenderung dieser Schwingungsfrequenz kann also eine dieser Grossen veränderlich gemacht werden*

Eine Multivibratorschaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art ist z.B. aus der USA-Patentschrift 3VQ61#799 bekannt. Zur Aenderung der Schwingxtngsfrequenz wird bei der in dieser Patentschrift beschriebenen MultivibratoiPefhilituil^ ein veränderlicher Auflade- und Entladestrom verwendet, welche beide simultan geregelt werden können. Bei dieser bekannten Multivibratorschaltung sind aber zum Eaph«l*en einer veränderlichen Schwingungsfrequenss noch weitere Mittel erforderlich, und zwar Mittel, mit deren Hilfe der Spannungshub der Kapazität, unabhängig von der Grosse der Auflade·«· und Entladeströme, konstant gehalten wird. Ohne diese zusätzlichen Mittel würde sich nämlich dieser Spannungshub

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proportional mit diesen Strömen ändern, so dass der Effekt einer Stromänderung auf die Schwingungsfrequenz gleich null wäre. . .

Ferner sind bei dieser bekannten Multivibrator— schaltung zum Erhalten einer meistens erwünschten konstanten ImpulshShe des blockförmigen Ausgangssignals zusätzliche Mittel erforderlich. Zu diesem Zweck müsste das Ausgangssignal mit Hilfe einer Begrenzerschaltung begrenzt werden, so dass die Impulshöhe unabhängig von der Frequenz durch die Parameter dieser Begrenzerschaltung bestimmt werden würde.

Die Notwendigkeit der Verwendung der. erwähnten zusätzlichen Mittel hat zur Folge, dass der·mögliche Frequenzhub, d.h. die Differenz zwischen der möglichen maximalen und minimalen Schwingungsfrequenz, beschränkt ist. Ausserdem müssen bei dieser bekannten Multivibratorschaltung an die Stromquellerianordnung strenge Anforderungen gestellt werden, insbesondere wenn eine konstante relative Impulsbreite, d.h. das Verhältnis zwischen der wirksamen Impulsdauer und der ganzen Periodenzeit, des Ausgangssignals verlangt wird.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Multivibratorschaltung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die genannten zusätzlichen Mittel weggelassen werden können, wodurch die durch diese zusätzlichen Mittel herbeigeführten Beschränkungen und Nachteile vermieden werden, und die ferner eine .sehr hohe Stabilität und Empfindlichkeit aufweist, ohne dass besonders strenge Genauigkeitsanforderungen an die vex-i chiedenen Teile der Schaltung gestellt zu werden' brauchen,

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Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellenanordnung eine Differenzstufe mit einer Summenklemme, zwei Steuerklemmen und zwei Ausgangsklemmen enthält, wobei der Summenklemme ein konstanter Strom augeführt wird, der über die beiden Ausgangsklemmen in Abhängigkeit von dem als Differenzsignal den Steuerklemmen der Differenzstufe zügeftlhrten Signal für die Stromquellenanordnung über die beiden Ausgangsklemmen verteilt wird, die weiter eine Jf-Quadranten-Multiplikatorschaltung mit zwei mit den Ausgange« klemmen der Differenzstufe verbundenen Eingangsstromklemmen, zwei die Ausgangsströme der Stromquellenanordnung liefernden Ausgangsklemmen und zwei Eingangssteuerklemmen enthält, wobei wenigstens einer dieser Eingangssteuerklemmen ein von der Lage des Multivibrators abhängiges Schaltsignal zugeführt wird, wodurch die Ausgangsströme der Stromquellenanordnung abwechselnd gleich den Strömen an den Eingangsstromklemmen der Multiplikatorschaltung sind.

Durch die erfindungsgemässen Massnahmen wird zunächst erreicht, dass der Spannungshub der Kapazität sowie die Impulshöhe des Ausgangssignals konstant, d.h. von der Schwingungsfrequenz unabhängig, sind, ohne dass zusätzliche Mittel, wie eine Begrenzerschaltung, benötigt werden* Ferner ist erreicht, dass die relative Impulsbreite des Ausgangssignals automatisch gleich \ ist, unabhängig von der Schwingungsfrequenz und ohne dass besondere Anforderungen an die Stromquellenanordnung gestellt zu werden brauchen. Ferner weist die Schaltung den Vorteil auf, dass das Steuersignal als Differenzsignal der StromquellenaiiOrdnung

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zugeführt werden kann, was grosse Vorteile in'bezug auf den Einfluss der Speisespannung und Driftprobleme bietet.

Wenn die Multivibratorschaltung nach der Erfindung völlig symmetrisch, ausgebildet wird, indem die Steuerelektrode sowohl des ersten als auch des zweiten Transistors mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors gekoppelt ist und» indem die beiden Eingangssteuerklemmen der Multiplikatorschaltung in bezug aufeinander inverse Schaltsignale empfangen, wird eine Schaltung erhalten, deren Wirkung in hohem Masse von der Speisespannung und somit von etwaigen Aenderungen dieser Speisespannung unabhängig ist.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Pig. 1 die aus der genannten USA-Patentschrift bekannte

Multivibratorschaltung, und ι

Fig. 2 und 3 zwei Ausführungsformen der Multivibratorschaltung nach der Erfindung.

Die Multivibratorschaltung nach Fig. 1, die mit Bipolartransistoren vom. npn-Typ ausgeführt ist, enthält zunächst den Oszillatorteil mit den Transistoren T₁ und Tp, deren Emitter über eine Kapazität C miteinander verbunden sind und in deren Kollektorleitungen die Widerstände R. und R₂ aufgenommen sind, während die Basis des Transistors T„ mit dem Kollektor des Transistors T- gekoppelt ist. Die Basis des Transistors T₁ liegt an einer festen Bezugsspannung, und zwar der Zenerspannung einer Zenerdiode Z„. Die Zenerdiode Z,, bildet einen Teil der Reihenschaltung dreier

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- 6 - , £.£,'J£ f . *+ ■:.' l*llJfV59^:9T.

Zenerdioden Z₁, Z₂ und Z„ und eines Widerstandes R~_f welche Reihenschaltung einerseits mit der positiven Klemme +V der Spannungsquelle und andererseits mit Erdpotential verbunden ist,

Die Enden der Kapazität C sind mit den beiden Ausgängen der Stromquellenanordnung verbunden, welche beiden Ausgänge durch die Kollektoren zweier Transistoren T„ und TV gebildet werden. Die Emitter dieser Transistoren sind über zwei Widerstände R„ und Rr miteinander verbunden. Der Verbindungspunkt dieser Widerstände ist einerseits über einen Widerstand R- mit Erdpotential und andererseits über einen Widerstand R,- mit der negativen Klemme -V tier Spanriungsquelle verbunden. Die Transistoren T~ und Tr wirken somit als Stromquellen, wobei die Grosse der gelieferten Ströme von der Spannung an den Basis-Elektroden \lieser Transistoren abhängig ist. Diese Basisspannung wird durch ein Steuersignal Vp bestimmt, das der Basis eines Transistors T- zugeführt wird, wobei der Emitter dieses Transistors mit den Basis-Elektroden der Transistoren T„ und 'IY verbunden Ist, während sein KoILektor mLt einem Punkt festen Potentials, nämlich der Kathode der Zeuerdiode Z„, verbunden ist.

Die Wirkung der MuItivibratorschaltung beruht darauf, dass abwechselnd einer der Transistoren T- und T_? leitend ist, wobei die Zeitdauer, während der jeder dieser Transistoren leitend ist, durch die GriS.sse der Kapazität (I, die Grosse des Stromes durch diese Kapazität und die. GriSsse des Spannungshubes, d.h. der Spannungsdifferenz zwischen den Schwellwerten, zwischen denen die Kapazität aufgeladen und entladen wird, bestimmt wird. Wenn z.B. angenommen wird,

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dass der Transistor T₁ leitend ist, ist seine Kollektorspannimg tm.d somit auch die .Basisspannung des Transistors T^ verhältnismässig niedrig. Infolge der in diesem Zustand an dem Multivibrator vorhandenen Spannung über der aufgeladenen Kapazität G wird der Basis-Emitter-Uebergang des Transistors T„ in der Sperrichtung wirksam sein, so dass dieser Transistor gesperrt ist_s Durch die Kapazität C wird nun ein Strom gleich dem Kollektorstrom des Transistors Tj, fliessen, wodurch diese Kapazität entladen wird. Wenn diese Kapazität derart weit entladen ist, dass die Emitterspannung seine Basisspannung unterschreitet, wird dieser Transistor Tj, leitend und wird der Transistor T₁ gesperrt _t Die Kapazität C wird nun von einem Strom gleich dem Kollektorstrom des Transistors To aufgeladen, bis der Punkt erreicht wird, an dem die Emitterspannung des' Transistors T₁ unter seine Basisspannung abgesunken ist, wodurch dieser Transistor T₁ wieder leitend wird und der Transistor T₂ gesperrt wird und somit ein neuer Zyklus anfängt. Dadurch, dass die Transistoren T₁ und T„ abwechselnd leitend sind,, wird die Spannung V an einem der KoIlektorwiderstünde₉ z,B„ dem Widerstand R₂, eine blockförmig Spannung sein.

Wenn die Stromqüellenanordnung derart ausgebildet wird, dass die Kollektorströme der Transistoren T„ und T^ einander gleich und somit die Transistoren T„ und IV identisch und die Widerstünde IL und Jij, einander gleich sind, wird die relative Impulsbreite des Aus gang ^signals gleich ■§· sein, woil dann ja der Auf 1 ade strom tier Kapazität C gleich dem J-Ji t lade strom und also auch gleich der Zeil dauer, während der

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der Transistor T- bzw. T_g leitend ist, gleich sind. Durch Aenderung der Basisspannung der Transistoren T„ und Tj, können der Auflade- und der Eint ladest rom der Kapazität geändert und kann grundsätzlich also die Schwingungsfrequenz geändert werden, wobei die relative Impulsbreite konstant bleibt, weil der Auflade- und Entladestrom der Kapazität C sich stets in gleichem Masse ändern.

Wenn jedoch keine zusätzlichen Mittel vorgesehen werden, ist auf diese Weise eine Frequenzsteuerung unmöglich. Bei einer Aenderung der von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme wird sich nämlich auch der Spannungshub der Kapazität C proportional ändern. Bei einer Aenderung dieser Ströme ändert sich ja der Strom durch den Transistor T- während einer Zeitdauer, während der dieser Transistor leitend ist. Der durch diesen Strom herbeigeführte Spannungsabfall über dem Widerstand R₁ bestimmt aber einer der Schwellwerte, also den Spannungshub dieser Kapazität, dadurch, dass diese Spannung die Basisspannung des Transistors T„ bestimmt. Da der Spannungshub der Kapazität C also durch die Grosse der von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme bestimmt wird, ist ohne zusätzliche Mittel durch Aenderung dieser Ströme eine Frequenzänderung nicht erzielbar»

Diese weiteren Mittel bestehen aus den genannten Zenerdioden Z₁, Z₂, Z„ in Reihe mit dem Widerstand R_, Der Kollektor des Transistors T₁ ist über die Anode-Kathode-Strecke einer Diode D₁ mit der Kathode der Zenerdiode Z₁ und über die Kathode-Anode-Strecke einer Diode D„ mit der Anode dieser Zenerdiode verbunden. Dadurch wird erreicht, dass die minimal

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mögliche Kollektor spannung des Transistors T- , also auch die Mindestbasisspannung des Transistors Tp, gleich dem Zweifachen der Zenerspannung, und zwar der Spannung der Zenerdiode Z„ plus der der Zenerdiode Z„, ist* Die maximale Basisspannung ist gleich dem Dreifachen der Zenerspannung, so dass der Spannungshub an der Basis des Transistors T„ gleich einer Zenerspannung ist. Der Spannungshub über der Kapazität C ist nun gleich diesem Spannungshub an der Basis des Transistors T₂, weil die Basis des Transistors T₁ ja ein festes Potential aufweist, so dass dieser Spannungshub über der Kapazität also ebenfalls gleich einer Zenerspannung ist. Dieser Spannungshub ist nun also unabhängig von den von der Stromquellenanordnung gelieferten Strömen, so dass durch Aenderung dieser Ströme die Schwingungsfrequenz tatsächlich geändert werden kann.

Wenn bei dieser Schaltung das Äusgangssignal V dem Kollektor des Transistors T₂ entnommen wird, ist"die Impuls-

höhe dieses blöckförmigen Ausgangssignals von der Frequenz abhängig, weil die Grosse des Stromes durch den Widerstand R₂ ja der eingestellten Frequenz proportional ist. Wenn eine konstante Impulshöhe verlangt wird, ist z,B> ein zusätzlicher Begrenzer erforderlich.

Dieser zusätzliche Begrenzer ist nicht erforderlich, wenn das Ausgangssignal dem Kollektor des Transistors T' entnommen wird, weil diese. Kollektorspannung bereits mit Hilfe der Zenerdioden begrenzt wird. Die maximale Kollektor— spannung ist ja gleich dem Dreifachen der Zenerspannung und die minimale Kollektorspannung gleich dem Zweifachen der

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Zenerspannung, so dass die Impulshöhe dieses Ausgangssignals gleich einer Zenerspannung sein wird.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Schaltung ist selbstverständlich die Notwendigkeit der Verwendung der zusätzlichen Mittel wie der drei Zenerdioden· Ferner werden durch Anwendung dieser zusätzlichen Mittel Beschränkungen für diese Schaltung herbeigeführt. Um einen konstanten Spannungshub über der Kapazität zu erhalten, muss die Summe der beiden von der Stromquellenanordnung gelieferten Ströme einen gewissen Mindestwert überschreiten, und zwar einen derartigen Wert, dass der durch diesen Strom über dent Widerstand R₁ herbeigeführte Spannungsabfall derart gross ist, dass der Begrenzer über die Diode D„ wirksam wird» Dies bedeutet jedoch, dass die Schwingungsfrequen» einen gewissen Mindestgrenzwert aufweist. Die Summe der Ströme, ä1*o die Schwingungsfrequenz, weist auch einen Höchstwert auf, und zwar denjenigen Wert, bei dem über die Strecke H₇, Z₁, D-soviel Strom dein Kollektor des Transistors T- zusätzlich zugeführt werden muss, dass die Zenerdioden Z- und Z- stromlos werden.

Wenn ferner eine konstante, also von der Frequenz unabhängige, relative Impulsbreite verlangt Wird, muss der Ausführung der Stromquellenanordnung besondere Aufmerksamkeit gewidmet werden, Wenn z.B. eine relative Impuls-· breite gleich \ verlangt wird, werden die'Transistoren T« und Tj, genau identische Kennlinien aufweisen müssen, 'während auch die Widers ta ml ο R~ und Rj, einander genau gleich sein müssen.

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Pig, 2 zeigt eine erste Ausführungsform der Multivibratorschaltung nach der Erfindung. Die Schaltung enthält zunächst wieder einen Oszillatorteil mit den Transistoren T₁₁ und T₁₂* deren Emitter Über eine Kapazität C miteinander und deren Kollektoren mit den KoIlektorwiderständen H₁₁ und R-2 verbunden sind. Die Basis des Transistors T^₂ ist wieder mit dem.Kollektor des Transistors T₁₁ gekoppelt, und zwar über einen Emitterfolger T_1Q, während die Basis des Transistors T₁₁ mit einer Bezugs spannung "VL, verbunden ist. Der Emitterfolger T₁Q bewirkt ediie geringere Belastung des Widerstandes R-j-j » ist aber für die weitere Wirkung der Schaltung nicht wesentlich und kann gegebenenfalls auch weggelassen werden.

Die Stromquellenanordnung enthält zunächst eine erste Differenzstufe, die aus den Transistoren T₁ „ und T,^ "besteht, deren Emitter mit einer Stromquelle S₁₁ verbunden sind» Ferner enthält die Stromquellenanordnung eine zweite Differenzstufe mit den Transistoren T₁^ und T₁ ,ς, deren Emitter mit dem Kollektor des Transistors T.,,, verbunden sind/ und eine dritte Differenzstufe mit den Transistoren T₁- und T««* deren Emitter mit dem Kollektor· des Transistors T-.^ verbunden sind. Diese zweite und dritte Differenzstufe bilden zusammen eine Konfiguration entsprechend der eines 4-Quadranten—Multiplikators, mit der Massgabe_P dass die Basis-Elektroden der Transistoren T-_t und T₁₀, die Basis-Elektroden der Transis— toren T₁Z- und T₁ ~, die Kollektor-Elektroden der Transistoren

T,- und T- r- und die Kollektor-Elektroden der Transistoren T₄^ 15 " » / to

und T₁Q miteinander verbunden sind» Dabei bilden die Kollektor-1 ο

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Elektroden der Transistoren T₁- und T-_ einen ersten Ausgang der Stromquellenanordnung und sind mit dem Emitter des Transistors T^₁ - verbunden, während die Kollektoren der Transistoren T-,- und T-g den zweiten Ausgang dieser Stromquellenanordnung bilden und mit dem Emitter des Transistors T-verbunden sind. Ferner empfangen die Basis-Elektroden der Transistoren T₁,. und T₁O ein Schalt signal, das über einen Pegelverschiebungskreis mit den Dioden D₁₁ und D₁₂ der Basis des Transistors T₁₂ entnommen wird. Die Basis-Elektroden der Transistoren T₁^ und T₁₇ sind schliesslich mit einer Bezugsspannung V' verbunden. Der für die Dioden D₁, und P--

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und den Transistor T_1g benötigte Ruhestrom wird von einer Stromquelle S₁₂ geliefert.

Wenn die Multivxbratorschaltung wirksam ist, werden die Transistoren T₁₁ und T₁₂ wieder abwechselnd leitend sein. Nun werden bei passender Wahl der Bezugsspannung V· ebenfalls die Transistoren T-^, T₁₇ und T--, T₁Q abwechselnd leitend sein, weil die Basis-Elektroden der Transistoren T₁- und T-g ja mit der Basis des Transistors T₁₂ gekoppelt sind. Dies hat weitgehende Folgen für die Wirkung der Multivibratorschaltung, wie nachstehend verdeutlicht werden wird.

Es sei z.B. angenommen, dass augenblicklich der Transistor T₁₁ leitend ist und der Transistor T₁₂ gesperrt ist. Die Basisspannung des Transistors T₁₂ ist dann .noch verhältnismassifi niedrig, so dass auch die Basisspannungen der Transistoren T₁^ und T..g verhMltnismMssig niedrig sind. Bei passender Wahl der Bezugsspannung V' werden demzufolge diese Transistoren T₁,- und T₁Q gesperrt sein, während die

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Transistoren T-,- und T- η leitend sind« Dies bedeutet, dass der Kollektorstrom des Transistors T₁^, der gleich I .gesetzt wird, über den Transistor T-/ der Kapazität C zugeführt wird, während der Kollektorstrom des Transistors T-^, der gleich Iq-I gesetzt wird, wobei I_Q gleich dem von der Stromquelle S_-... gelieferten Strom ist, über den Transistor T-„ dem Transistor T-- zugeführt wird. Der Strom durch die Kapazität C ist also gleich dem Kollektorstrom I des Transistors T₁ _, während der Gesamt strom durch den Transistor T₁- gleich I_, nämlich' der Summe der Kollektorströme der Transistoren T^ und T^, ist,

Wenn die Kapazität C durch den Strom I derart weit entladen ist, dass der Transistor T₁₂ leitend und der Transistor T₁₁ gesperrt wird, werden ebenfalls die Transistoren T₁^ und T₁₇ gesperrt und werden die Transistoren T-^ und T₁g leitend. Der Aufladestrom der Kapazität C wird dann wieder von dem Kollektor des Transistors T₁ ~ über den Transistor T-« geliefert, während der Kollektorstrom des Transistors T^, über den Transistor T-_Q. dem Transistor T₁₀ zugeführt wird.

Daraus ist ersichtlich, dass sowohl der Aufladestrom als auch der Entladestrom der Kapazität von dem Kollektor des Transistors T₁ r. geliefert werden und somit gleich I sind. Ferner stellt sich heraus, dass die Schwingungsfrequenz durch Aetiderungen des Stromes I geändert werden kann, Lndem ein Differenzsignal V„ an die Basis-Elektroden der Transistoren T₁,, und T₁J, angelegt wird, ohne dass dabei noch zusätzliche Mittel benötigt werden. Durch eine Aenderung der DiITerenζspannung V_p ändert, sich ja der Kollektorstrom Γ des Transistors T₁O und also der Auflade- und Entladestrom

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der Kapazität. Der Spannungshub der Kapazität ist jedoch, im Gegensatz zu der bekannten Schaltung, automatisch konstant, weil die Summe der beiden von der Stromquellenanordnung
gelieferten Ströme stets konstant, und zwar I», ist und
dieser Spannungshub ja durch die Summe dieser Ströme bestimmt wird.

Der erste Vorteil der Schaltung nach der Erfindung in bezug auf* die bekannte Schaltung ist also der, dass zum Konstanthalten des Spannungshubes der Kapazität keine zusätzlichen Mittel benötigt werden. Infolgedessen ergibt sich bei der MuItivibratorschaltung nach der Erfindung auch
nicht die Beschränkung in bezug auf den Frequenzhub. Die
höchst erzielbare Frequenz 1st gleich dem Zweifachen der Ruhefrequenz (i = I /2) und wird nur durch die Grenzfrequenz der Transistoren beschränkt, während eile minimal erzielbare Frequenz mir durch die auftretenden Leckströmp und den
Verstärkungsfaktor tier Transistoren beschrffrikt wird.

Ferner int die Tnipulshöhe der beiden Ausgangssignale Über den beiden Widerständen R.. und R₁₂ von der Frequenz unabhängig, weil ja diese Impulshtihe durch den konstanten Strom Γ durch diene l/lderstände bestimmt wird. Die relative Impulsbreite den Ausgangs:? igna Ln Int automatisch gleich ^, well Ja automatisch der Auflade- und der iCntladentrom der Kapazität einander gleich .sind, da sie beide von dem Transistor T|„ geliefert werden,

SchliessLlch ist en vorteilhaft, dass..das Steuersignal Vp als Differenzsignal züge führt werden kann, wodurch Speisespannungsänderungen einen geringen Einfluss ausüben und

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Drifterscheinungen erheblich herabgesetzt sind.

Fig, 3 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel. Der Oszillatorteil enthält wieder zwei Transistoren T₂₁ und T„₂, deren Emitter über eine Kapazität C miteinander und mit den Kollektorwiderständen R₂₁ und R₂₂ gekoppelt sind..Die Basis-Elektroden beider Transistoren Tp₁ und T_?„ sind nun jedoch mit dem Kollektor des anderen Transistors gekoppelt, und zwar über die als Emitterfolger geschalteten .Transistoren T_?Q und T^q. Die Stromquellenanordnung ist auf nahezu gleiche Weise wie die in Fig. 2 aus Transistoren T₂„ - ^Tp8 ^aui'S^et>^a'¹¹^» mit dem Unterschied, dass die Basiselektroden der Transistoren T₂^ und T₂w nicht mit einer Bezugsspannung verbunden sind, sondern über einen Pegelverschiebungskreis ®ph* ®?κ» ^?/ ein Schaltsignal von der Basis des Transistors T₃₁ empfangen,, Ferner sind die Ausgänge dieser Stroraquellenanordnung nicht unmittelbar, sondern über die Emitter-Kollektor-Strecken der Transistoren T^₁ und T„_? mit den Enden der Kapazität C verbiinden. Die Basis-Elektroden dieser Transistoren T_- und T^₂ sind mit einer festen Bezugsspannung verbunden, die mit Hn If e der Dioden D₂-, D₂g ^υη<^ ^D2Q ^von ^^er Speisespannung +V„ abgeleitet wird. Der für den Emitterfolger T_2Q und den Pegelverschiebungskreis ^ok^^2i ^^>en^*^:'-S*^e Ruhestrom wird von der Stromquelle S₂₂₅ der für den Emitterfolger T„_ und den Pegelverschiebungskreis D₃.,-l>₂o benötigte Strom von einer Stromquelle S₂„ und der für den Pegelverschiebuiigskreis D₂₇-D₂₉ benötigte Strom von einer Stromquelle S₂^ geliefert,

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Die Wirkungsweise dieser völlig symmetrischen Schaltung ist weiter der der Schaltung nach Fig. 2 völlig analog. Durch die Anwendung der Emitterfolger T__Q und T~_o wird erreicht, dass die Kollektorwiderstände nur sehr wenig belastet werden. Die Transistoren T^₁ und T~₂ bewirken eine zusätzliche Trennung zwischen dem Oszillatorteil und der Stromquellenanordnung«

Die Ausführungsform nach Fig. 3 weist in bezug auf ..,, die nach Fig. 2 den Vorteil auf, dass die Speisespannungsabhängigkeit geringer ist. Bei der Ausftihrungsform nach Fig. 2 ist der Spannungshub der Kapazität noch von der Speisespannung abhängig, infolge der Tatsache, dass die Bezugsspannung V„ an der Basis des Transistors T₁₁ im allgemeinen von dieser Speisespannung abhängig sein wird. Bei der AusfUhrungsform nach Fig. 3 ist die Schwingungsfrequenz von der Speisespannung völlig unabhängig und wird lediglich durch die Grosse der Kapazität C, die Werte der Widerstände Ro-, und R₂₂ und das Steuersignal V„ bestimmt.

Die Temperaturabhängigkeit der Schaltung kann grösstenteils dadurch ausgeglichen werden, dass Stromquellen S₃₂-S-J, mit einem positiven Temperaturkoeffizienten verwendet werden. Ferner ist es einleuchtend, dass in Abhängigkeit von dem Anwendtmgbereich mehrere Abwandlungen der dargestellten Schaltungen möglich sind, ohne dass man den Rahmen der Erfindung verlässt. So wird bei gewissen Anwendungen eine besondere Ansteuerung der Differenzstufe T_„, T„k erwünscht sein, um z.B, eine gute lineare Beziehung zwischen der , Frequenz und dem Steuersignal zu erhalten. Zu diesem Zweck

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könnte z.B. auf bekannte Weise das Steuersignal als Differenzstrc >m zwei in der Durchlassrichtung geschalteten Dioden oder als Dioden geschalteten Transistoren zugeführt werden, die einerseits mit einem Punkt, festen Potentials und andererseits mit den Basis-Elektroden der Transistoren T„„ und T„r verbunden sind, .

¥enn z.B, bei Anwendung in einer phasenstarren Schleife .(phase-locked loop) ein grosser Wert auf eine hohe Empfindlichkeit gelegt wird, kann das Steuersignal selbstverständlich direkt als Differenzspannung den Basis-Elektroden der Transistoren T₂o und TpK zugeführt werden. Auch können statt der Differenzstufe T₂„_f T₉^ und der Stromquelle S .. zwei miteinander gekoppelte Strominverterschaltungen verwendet werden, wie sie z.B. in "International Solid State Circuits Conference", 1971, S. 185, Fig. 3, beschrieben sind. Dabei wird ein dem Eingang zugeführter Gleichtaktstrom abhängig von der Geometrie der verwendeten Transistoren, z.B. einmal, verstärkt, während ein dem Eingang zugeführter Differenzstrom einer Verstärkung gleich dem Stromverstärkungsfaktor der Transistoren unterworfen wird und demzufolge sehr gross sein kann.

Ferner dürfte es einleuchten, dass die Pegelverschiebungskreise auf andere Weise, z.B. mit Zenerdioden, ausgeführt werden können. Auch kann das Ausgangssignal V» anderen Punkten, z.B. dem Emitter eines der Emitterfolger T₀₀ oder Ton» entnommen werden* Auch kann man ein Dreiecksignal den Enden der Kapazität C entnehmen, so dass die Schaltung dann als Dreieck*« generator arbeitet.

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PHN.599t.

Schliesslich kann, obgleich in den Figuren stets Bipolartransistoren dargestellt sind, die MuItivibratorschaltung selbstverständlich auch in gewissen Fällen sogar vorteilhafterweise mit Unipolartransistoren, wie Feldeffekttransistoren, gegebenenfalls mit isolierter Steuer-Elektrode, ausgeführt werden.

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Claims (3)

1. PATENTANSPRUECHE:

   - *β - PHN,5991.

   1 ./ Multivibratorschaltungsanordnung mit veränderlicher Schwingungsfrequenz, die einen ersten und einen zweiten Transistor mit je einer Steuerelektrode, einer Zufuhrelektrode und einer Ausgangselektrode enthält, wobei die Zufuhrelektroden der beiden Transistoren über ein kapazitives Element miteinander gekoppelt sind und die Steuerelektrode wenigstens eines der Transistoren mit der Ausgangselektrode des anderen Transistors gekoppelt ist, während der Verbindungsleitung zwischen der Zufuhrelektrode des ersten Transistors und dem kapazitiven Element ein erster Ausgangsstrom und der Verbindungsleitung zwischen der Zufuhrelektrode des zweiten Transistors und dem Jcapazitiven Element ein zweiter Ausgangs st ro,m einer Stromquellenanordnung zugeführt wird, , wobei die Grosse dieser Ströme von einem dieser Stromquellen_s anordnung zugeführten Steuersignal abhängig ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Stromquellenanordnung eine Differenzstufe (Τ-of ^-xu) ^mi* einer Summenkl emme, zwei Steuerklemmen und zwei Ausgangsklemmen enthält, wobei der Summenklemme ein konstanter Strom (l ) zugeführt wird, der in Abhängigkeit von dem als Differenzsignal den Steuerklemmen der Differenzstufe zugeführten Steuersignal für die Stromquellenanordnung über die beiden Ausgangsklemmen verteilt wird, die ferner eine ^-Quadranten-Multiplikatorschaltung (Τ-»-, ^τιγ:9 T ^ _,, T₁₈) mit zwei mit den Ausgangsklemmen der *Differenzstufe verbundenen Eingangestreinklemmen, zwei die Ausgangsströme der Stromquellenanordnung liefernden Ausgangsklemmen und zwei EingaiiijSsteuf-rklemmen enthält, wobei wenigstens einer dieser

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   -VT- PHN*5991.

   Eingangssteuerklemmen ein von der Lage des Multivibrators

   ■ι

   abhängiges Schaltsignal zugeführt wird, wodurch die Ausgangsströme der Stromquellenanordnung abwechselnd gleich den Strömen an den Eingangsstromklemmen der Multiplikatorschaltung sind«
2. 2. Multivibratorschaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass jeder der beiden Eingangssteuerklemmen der Multiplikatorschaltung ein von der Lage des Multivibrators abhängiges Schalt signal zugeführt wird, welche Signale jedoch in bezug aufeinander inv'ers sind,
3. 3. Multivibratorschaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Differenzstufe aus einem differentiell geschalteten Transistorpaar besteht, wobei den Steuerelektroden dieser Transistoren das Steuersignal zugeführt wird.

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