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Kippgeneratoren dienen der Erzeugung von Impulsen und Pulsen, zB zur Ablenkung des Elektronenstrahls in
Oszillatoren oder für Zeitgebung.
Sägezahngenerator Schaltung zur Gewinnung von Sägezahnschwingungen (d. h. sägezahnförmig verlaufender
Kippschwingungen), die den Kippvorgang selbsttätig wiederholt (selbstkippender S.) oder durch eine äußere
Spannung (z. B. sinusförmige Wechselspannung oder Puls) gesteuert wird (fremdgesteuerter S.). Der
Sägezahnverlauf entsteht meist durch Wechsel von langsamem Laden und schnellem Entladen eines
Kondensators. In Abb. a wird der Kondensator C von einer Gleichspannungsquelle der Spannung Ub über den
Widerstand R geladen. Sobald die Spannung an C die Zündspannung der Glimmlampe erreicht hat, zündet diese
und C entlädt sich über den jetzt geringen Innenwiderstand der Glimmlampe. Die Entladung setzt wieder aus,
wenn die Spannung an C die Brennspannung der Glimmlampe unterschreitet. Daraufhin wiederholt sich der
Vorgang (sog. Blinkschaltung). Die Ausgangsspannung Ua hat Sägezahnverlauf: ihre Frequenz wird durch die
Zeitkonstante R-C bestimmt und von Schwankungen der Betriebsspannung beeinflusst. Für große Leistung tritt
an die Stelle der Glimmlampe ein Thyratron bzw. ein Thyristor, in dessen Ausgangskreis R und C liegen.
Glimmlampen u. a. Gasentladungsröhren sind nur für NF brauchbar. Für höhere Frequenzen werden
Halbleiterbauelemente oder Elektronenröhren als elektronische Schalter eingesetzt, die den Lade- und
Entladevorgang des Kondensators steuern. So können Sperrschwinger und astabile Multivibratoren als S.en
verwendet werden, wenn ihnen Kondensator-Widerstand -Glieder zur Sägezahngewinnung nachgeschaltet
werden. Abb. b zeigt das Prinzip eines fremdgesteuerten S. Eine Steuerspannung bewirkt die abwechselnde
Sperrung und Freigabe des Stromflusses durch ein verstärkendes Bauelement. Während der Sperrzeit wird über
den im Ausgangskreis liegenden Widerstand R der Kondensator C geladen und während der Öffnungszeit
schnell über das verstärkende Bauelement entladen.
Sperrschwinger, engl. blocking-oscillator: zum Erzeugen angenähert rechteck- oder dreieckförmiger Impulse
dienende Schaltung nach dem Prinzip des Meißnerschen Oszillators, wobei durch einen Transformator eine sehr
feste Rückkopplung herbeigeführt wird. S. können ohne äußeren Anstoß selbstschwingend (als Impulsgenerator)
oder impulsgesteuert (als Impulsformer) arbeiten. In Abb. a fließt bei Anlegen der Betriebsspannung ein
schwacher Strom durch die Kollektorseite des Transformators Tr. In der mit der Basis
des Transistors T verbundenen Transformatorwicklung wird eine Spannung induziert, die richtige Polung der
Transformatorwicklung vorausgesetzt - der Basis eine negative Vorspannung erteilt. Das hat einen steigenden
Strom durch Transistor und kollektorseitige Transformatorwicklung zur Folge, wodurch wiederum die
Emitterspannung wächst und den Strom weiter anwachsen lässt. Gleichzeitig wird der Kondensator C geladen.
Ist auf diese Weise der Sättigungsstrom erreicht. so hört die Induktionswirkung auf, der Transistor erhält keine
Emitterspannung mehr und sperrt. Sobald sich der Kondensator C über den Widerstand R entladen hat, setzt der
Vorgang erneut ein. Die Impulsfolgefrequenz hängt von der Zeitkonstante RC ab: die erzeugten Impulse können
zB am Punkt A abgenommen werden.
In Abb. b steigt mit dem Einschalten der Anodenbetriebsspannung der Anodenstrom an, über den Widerstand R
fließt Gitterstrom, und der Kondensator C wird so geladen. dass das Steuergitter der Röhre Rö eine zunehmende
negative Gittervorspannung erhält.
Diese steigt, bis der Anodenstrom unterbrochen wird ("blocking") und die Röhre sperrt. Daraufhin entlädt sich C
über R und die Transformatorwicklung. Bei einem bestimmten Wert der Gittervorspannung fließt erneut
Anodenstrom, und der Vorgang wiederholt sich. Die Impulsfolgfrequenz ist wieder durch RC bestimmt, die
erzeugten Impulse können ebenfalls am Punkt A abgenommen werden.
Durch Zuführen von äußeren Steuerimpulsen. z. B. an die Basis des Transistors oder an das Steuergitter der
Röhre lässt sich der S. leicht synchronisieren. S. werden u. a. in den Ablenkstufen von Fernsehempfängern
eingesetzt.
Multivibrator [Ist.. svw. Vielfachschwinger): Schaltung nach dem Prinzip eines rückgekoppelten Verstärkers mit
RC-Kopplung zum Erzeugen rechteckiger Ausgangsspannungen bzw. -impulse im Frequenzbereich zwischen
wenigen Hertz und einigen Megahertz. Im M. sind 2 aktive Bauelemente (Elektronenröhren,
Gasentladungsröhren, Halbleiterbauelemente) so zusammengeschaltet, dass abwechselnd jeweils im
Ausgangskreis des einen Strom fließt, in demjenigen des anderen nicht. Der Ausgang des M. nimmt stets einen
von 2 möglichen Zuständen an (Ausgangssignal vorhanden oder nicht vorhanden, L oder 0). Man unterscheidet
M.en in ihrer Funktionsweise danach, unter weichen Bedingungen das Ausgangssignal auftritt bzw. sich
wiederholt.
1. Der monostabile M. oder Univibrator kippt bei Eintreffen eines äußeren Steuerimpulses aus dem
Ausgangszustand in den entgegengesetzten Schaltzustand und kehrt nach einer Zeitspanne, deren Dauer nicht
vom auslösenden Signal, sondern von den elektrischen Parametern der Schaltung bestimmt wird, selbsttätig in
den Ausgangszustand zurück, hat also nur einen stabilen Zustand (mono). Jeder Steuerimpuls löst demnach
einen Ausgangsimpuls aus. In Abb. 1 erhält der Transistor T1 über den Basiswiderstand RB1 eine negative
Basisvorspannung und leitet daher; die Basis des Transistors T2 erhält über den Basiswiderstand RB2, und den
zum Kollektor von T1 führenden Widerstand zunächst eine solche Basisvorspannung, dass T2 sperrt. Hebt ein
der Basisvorspannung von T1 entgegengerichteter, positiver Steuerimpuls diese auf, so wird T1 gesperrt;
der Kondensator CB2 wird aufgeladen. Die sich infolgedessen an der Basis des Transistors T2 einstellende
Spannung öffnet T2. Über T2 fließt Strom, bis der Kondensator CB2 entladen und der Ausgangszustand wieder
erreicht ist. Die Rückkopplung über CB1 begünstigt den Kipp- und Rückkippvorgang. Der nahezu rechteckige
Ausgangsimpuls kann am Punkt A abgenommen werden. Der monostabile M. wird vor allem als Impulsformer
eingesetzt (vgl. Impuls), zB wenn unabhängig von Form und Amplitude der Eingangsimpulse untereinander
völlig gleiche Ausgangsimpulse benötigt werden.
2. Der bistabile M., lautmalend (etwa wie deutsch Klipp-Klapp). auch Flip-Flop bzw. nach den Konstrukteuren
ECCLES-JORDAN-Schaltung genannt, kippt ebenfalls bei Eintreffen eines Steuerimpulses in den jeweils
entgegengesetzten Schaltzustand, verharrt aber in diesem, bis der nächste Impuls ihn zurückkippt. Er kann zwei
stabile Zustände (bi) einnehmen. In Abb. 2 werden den Steuergittern der Röhren (Trioden) Rö1 und Rö2
Steuerimpulse gleichzeitig so gerichtet zugeführt, dass sie die mittels des Katodenwiderstands Rk gewonnene
negative Gittervorspannung vergrößern. Im Anfangszustand möge Rö1 sperren, Rö2 dagegen für Anodenstrom
geöffnet sein. Ein Steuerimpuls wirkt sich auf die sperrende Röhre nicht aus, vergrößert aber die negative
Gittervorspannung von Rö2.
Dadurch sinkt der Anodenstrom von Rö2 und wegen des nunmehr geringeren Spannungsabfalls an Ra2 steigt die
Spannung zwischen den Punkten Y und Z. Die negative Gittervorspannung von Rö1 verringert sich, und durch
diese Röhre beginnt Anodenstrom zu fließen. Wegen des steigenden Spannungsabfalls an Ra1 sinkt die
Spannung zwischen den Punkten X und Z, und die negative Gittervorspannung von Rö2 wächst weiter. Dies
setzt sich fort, bis Rö1 vollen Anodenstrom führt, Rö2 hingegen sperrt. Beim nächsten Steuerimpuls erfolgt ein
Rückkippen, und der Vorgang beginnt von neuem. Werden die Elektronenröhren durch Transistoren oder z. B.
durch Kaltkatodenröhren ersetzt, geschehen Kippen und Rückkippen entsprechend. Der bistabile M. wird in
seiner Schaltung häufig variiert, zB mit getrennten Eingängen für Kippen und Rückkippen versehen. Eine
Impulsfolge, die (wie in der Abb. 2) beiden aktiven Bauelementen gleichzeitig über den Eingang E zugeführt
wird, löst Ausgangsimpulse der halben Impulsfolgefrequenz aus; sie können am Punkt A abgenommen werden.
Diese Untersetzung lässt sich durch nachgeschaltete weitere bistabile M.en fortsetzen. Erhält jedes aktive
Bauelement einen bes. Eingang, dann kann der bistabile M. durch 2 getrennte Impulsfolgen gesteuert werden.
Die eine schaltet ihn in den einen, die andere in den zweiten stabilen Zustand.
Die Widerstände R1, R2, Rg1, Rg2, dienen zusammen mit Rk der Einstellung der richtigen, auch von der
Betriebsspannung Ub abhängigen Gitterspannung, die Kondensatoren C1 und C2 trennen den Eingang für
Gleichstrom von den aktiven Bauelementen, lassen aber die Impulse passieren. - Der bistabile M. ist, da er einen
von 2 Zuständen (z. B. als 0 oder L interpretiert) speichern und Ausgangssignale in Abhängigkeit vom
Eingangssignal weiterleiten kann, eine der wichtigsten Grundschaltungen der elektronischen
Datenverarbeitungstechnik. Er wird ferner für den Aufbau von Zählschaltungen und Frequenzteilern verwendet.
3. Der astabile M. erzeugt ohne Zuführung äußerer Steuerimpulse selbsttätig eine nahezu rechteckige
Ausgangsspannung. Ihre Zerlegung in Sinusschwingungen (vgl. Schwingung) ergibt ein sehr oberwellenreiches,
aus vielen Einzelschwingungen zusammengesetztes Spektrum (daher stammt die Bezeichnung M.). Abb. 3 zeigt
eine von zahlreichen möglichen Schaltungsvarianten. Trotz völlig symmetrischen Aufbaus ist wegen der
unvermeidlichen
Streuung der Bauelementedaten eine völlige elektrische Symmetrie nicht zu erreichen. Angenommen, der rot
gekennzeichnete Stromkreis des Transistors T2 habe im Anfangszustand einen etwas höheren Widerstand als der
entspr. Stromkreis des Transistors 1. Dann ist beim Einschalten der Strom über T1 und den Kollektorwiderstand
RC1 stärker als derjenige über T2. Durch das Einschalten gelangt ein positiver Spannungsstoß über C, an die
Basis von T2 und sperrt diesen. Der Kondensator C1 entlädt sich über den Widerstand RB2., die positive
Spannung an der Basis von T2 wird abgebaut, und schließlich beginnt T2 erneut zu leiten. Damit gelangt über
den Kondensator C2 ein positiver Spannungsstoß an die Basis des Transistors T1 und sperrt ihn. Diese Vorgänge
wiederholen sich, solange die Betriebsspannung anliegt. Die Frequenz der Ausgangsspannung wird durch die
Kondensatoren C1 und C2 sowie durch die Widerstände RB1 und RB2 bestimmt. Je nach deren Wahl erreicht
man einen symmetrischen oder unsymmetrischen Spannungsverlauf.
Werden dem astabilen M. äußere Steuerimpulse zugeführt, dann kann er mit einer gegebenen Frequenz oder
einem ganzzahligen Teil oder Vielfachen davon synchronisiert werden, Sonderformen des astabilen M., zB das
Phantastron, enthalten nur eine Mehrgitter-Elektronenröhre, zB eine Pentode statt 2 Transistoren. Astabile M.en
werden als Erzeuger für Rechteckspannungen oder oberwellenreiche Schwingungen (z.B. in der Meßtechnik)
angewendet.