Monostabiler Multivibrator

Impulsdehnung mit der monostabilen Kippstufe

Die monostabile Kippstufe (MonoFlop) ist eine Mischform aus FlipFlop (bistabile Kippstufe) und des MultiFlops (astabilen Kippstufe). Sie weist nur einen stabilen Zustand auf. Durch ein von außen zugeführtes Triggersignal (Impuls) wird diese Kippstufe vom stabilen in den instabilen Zustand versetzt und kehrt nach einer bestimmten Zeit selbstständig in den stabilen Zustand zurück. Grundschaltung Monostabile KippstufeZeitbestimmend für die Haltezeit des instabilen Zustandes ist die Kapazität des Kondensators und die Größe des Widerstandes, über den der Kondensator aufgeladen wird. Man unterscheidet zwischen nachtriggerbare und nicht nachtriggerbare MonoFlops. Beim nachtriggerbaren MonoFlop kann während der Schaltzeit, der aktive Kippzustand durch einen weiteren Impuls erneut gestartet werden.

Im Kapitel 3. Teilgebiete der Elektronik, wird auf der Seite 72 die Grundschaltung der monostabilen Kippstufe erläutert. Bei dieser Art der gezeigten Grundschaltung handelt, es sich um eine nicht nachtriggerbare Kippstufe, d. h. der Schaltzustand muss sich im Ruhezustand (stabiler Zustand) befinden, um durch einen neuen Impuls wieder gestartet werden zu können. Im Grundzustand ist der weiße Transistor leitend und die Lampe (LED) leuchtet. Er erhält über R1 einen positive Vorspannung und bleibt leitend, bis der Tastschalter betätigt wird. Bei Betätigung des Tastschalters erhält der rote Transistor eine positive Vorspannung und wird leitend. Gleichzeitig entläd sich der Kondensator, wodurch an der Basis des weißen Transistors eine negative Spannung anliegt und diesen sperrt. Die Lampe (LED) ist während der Entladezeit des Kondensators erloschen. Ist der Kondensator entladen, erhält der weiße Transistor wieder über R1 seine positive Vorspannung und wird leitend. In diese Zustand leuchtet die Lampe (LED) erneut auf. Der Kondensator wird wieder geladen und der rote Transistor erhält über den Kollektor des weißen Transistors eine negative Spannung und sperrt. Der Vorgang beginnt vom Neuen, sobald der Tastschalter wieder betätigt wird.

Eine Betätigung des Tastschalters während der Schaltzeit der Kippstufe, wirkt sich bei dieser Schaltung nicht zeitverlängernd aus. Der Kondensator wird hierbei nicht in seinem Lade- und Entladevorgang beeinträchtigt. Diese Schaltung eignet sich beispielsweise auch zur Verlängerung von Impulsen (Impulsdehnung). Kurze wiederkehrende Schaltimpulse werden in Abhängigkeit der Zeitkomponente Kondensator/Widerstand ausgangsseitig verlängert.


Regelbare Kippstufe als einstellbarer Zeitschalter

Die folgende Schaltung aus dem Anleitungsbuch, 4.05 Zeitschalter (Seite 144), unterscheidet sich in zwei wesentliche Punkten zur oberen Schaltung: die Zeitdauer bis zum Zurückkippen ist über einen variablen Widerstand (Potentiometer) einstellbar und die Schaltung ist "nachtriggerbar". Nach dem Drücken des Tastschalters erlischt die Lampe (LED) in Abhängigkeit der Größe des Kondensator C1 und des Widerstandes R3 sowie dem Potentiometer R1. Mit dem Potentiometer kann die Schaltdauer variiert werden. Anders als in der vorherigen Schaltung ist der Kondensator und der Tastschalter eingebunden. Bei jeder Betätigung des Tastschalters entläd sich der Kondensator, wodurch die Schaltzeit der Kippstufe von neuem zu Laufen beginnt. Mit einer entsprechenden Dimensionierung der Bauteile läßt sich mit dieser Schaltung auch ein Treppenhauslicht realisieren.

Der Verdrahtungsplan für den Zeitschalter kann über die Seite von Norbert Schneider als PDF-Datei herunter geladen werden.

Monostabile Kippstufen finden in viele Schaltungen Anwendung, in denen ein Impuls zeitlich verlängert werden soll. In fasst allen Tastaturen und Fernbedienungen werden sie beispielweise dabei zum Entprellen der Tasten eingesetzt. Ein mechanischer Schalter hat die Eigenschaft, bei der Betätigung mehrfach zu öffnen und zu schließen. Besonders in der Digitaltechnik mit ihrer hohen Taktfrequenz muss eine Zeitlang sicher das Schalten auf 1-Potenzial gehalten werden können.
Regelbare Kippstufe als einstellbarer Zeitschalter

Hinweise zum Aufbau: Abweichend von der Beschreibung im Anleitungsbuch wurde die Glühlampe durch eine Leuchtdiode (LED) ersetzt. Bei der Verwendung einer LED muss unbedingt ein Widerstand mit einen Wert von 470 Ω zwischen LED und Kollektor des weißen Transistors geschaltet werden. Die Rückkopplung auf den roten Trasistor über R5 (470 kΩ) erfolgt an der Leitungsverbindung LED und Widerstand (470 Ω).