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Transistor-Oszillatorschaltung
DerStromverstärkungsfaktor von Flächentransistoren ist bekanntlich kleiner als 1. Sie lassen sich daher im allgemeinen nur mitHilfe. phasendrehenderRü & kkoppIungsglieder zu Schwingungen anregen. Oszil- latorschaltungen dieser Art werden z. B. in dem Buch von Shea "Principles of Transistor Circuits", insbesondere auf den Seiten 274 - 289 beschrieben.
Wenn bei solchen Anordnungen die Ausgangsspannung über einen gewissen Wert ansteigt, wird die Kollektor-Basis-Strecke während einer Stromhalbwelle leitend und schliesst damit den zwischen den beiden Elektroden befindlichen Schwingkreis kurz, woraus sich erhebliche Klirrfaktoren ergeben. Man verwendet daher, wie es auch von Röhrenschwingnngserzeugern bekannt ist, zur Begrenzung eine Audionanordnung, die aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht. Die natürlicherweise bei einem Audion entstehende Phasendrehung führt bei Änderung der Belastung dazu, dass slch Frequenz und Ausgangsspannung des Oszillators mehr oder weniger stark ändern. Die Phasendrehungen können durch eine Vergrösserung des Audionkondensators vermindert werden, wobei allerdings eine Erhöhung des Klirrfaktors eintritt.
Man muss daher bei den bekannten Anordnungen einen Kompromiss zwischen möglichst hoher Stabilität und möglichst geringem Klirrgiad schliessen, wodurch eine optimale Ausnutzung der Tran- sistoren verhindert wird.
Es wird daher eine Oszillatorschantung für Transistoren mit einer Begrenzereinrichtung für den Steuerstrom vorgeschlagen, bei der Phasendrehungen bei Änderung der Belastung mit den daraus resultierenden Nachteilen vermieden werden.
Erfindüngsgemäss wird der Steuerstrom über einen Vorwiderstand einer Gleichstromquelle entnommen und mit Hilfe eines Gleichrichters, der Gleichrichterstrecke Emitter-Basis und der rückgeführten Spannung in zwei getastete Gleichströme aufgespalten, von denen der über die Strecke Basis-Emitter fliessende Strom für die Aussteuerung des Transistors zur Wirkung kommt.
Die erfindungsgemässe Oszillatorschaltung wird nachstehend an Hand der Figuren näher erläutert.
Fig. l zeigt die Grundschaltung, Fig. 2 und 3 dienen der Erläuterung der Funktion, Fig. 4 stellt eine Ausführungsform mit passivem Zweipolim Emitter-Basis-Kreis dar, Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. Fig. 6 zeigt die Abhängigkeit der Hochfrequenzspannung vom Basisstrom in Fig. 5, während Fig. 7 eine Modulationsschaltung nach der Erfindung zeigt.
In Fig. 1 ist T ein Flächentransistor in Emitter-Basis-Schaltung. Der Schwingkreis L-C 2 liegt im Kollektorkreis. R2 ist der Belastungswiderstand, der natürlich auch über eine besondere Wicklung des Übertragers Tr angekoppelt sein kann. Der Stromfluss im Kollektorkreis wird durch die Strecke EmitterBasis gesteuert. Erfindungsgemäss wird der Steuerstrom über einen Vorwiderstand R, in zwei getastete Gleichströme aufgeteilt, von denen der eine durch den Gleichrichter GI1'. der andere über die Gleichrichterstrecke Emitter-Basis des Transistors fliesst. Die Umschaltung zwischen den beiden Gleichrichterstrecken geschieht mit Hilfe einer kleinen Wechselspannung, die zwischen die als Gleichrichter dienende Strecke Emitter-Basis und R geschaltet ist (z.
B. ÜU = 1 V in Fig. 2). Der Steuerstrom für den Transistor wird also nicht von der Rückkopplungswicklung, sondern von der Batterie UB geliefert. Es ist ebenso mög-.
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ausgesteuert, der so begrenzt ist, dass die Kollektor-Emitter-Ppannung nicht bis auf Null ausgesteuert wird. Der Ausgangskreis ist daher in jeder Phase hochohmig, so dass mit Hilfe der Schwingkreisselektion ein geringer Klirrfaktor erzielt werden kann.
In den Fig. 2 und 3 ist schematisch dargestellt, wie die Steuerung des Transistors erfolgt. gel. stellt den Eingangswiderstand des Transistors dar. Wenn die Spannung am Punkt 1 positiver ist als am Punkt 2,
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Widerstand R1 1 zweckmässig so eingestellt, dass der Spitzenwert der am Lastwiderstand Rz abfalienden Wechselspannung U2 etwa gleich der Spannung der Gleichspannungsquelle UB ist.
Bei normaler Aussteuerung ist der Wechselstromwiderstand der Strecke Emitter-Kollektor zwar im Sperrzustand sehr hoch, im geöffneten Zustand jedoch nur wenig grösser als RI'Sein Wert hängt dann von R1 1 und den Transistorgrössen ab. Um den Wechselstromwiderstard in der geöffneten Phase so gross zu machen, dass er etwa in die Grössenordnung des Widerstandes in der gesperrten Phase fällt, wird zweckmässig eine Schaltung angewandt, welche nach der weiteren Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass parallel zur Strecke Basis-Emitter ein Zweipol geschaltet wird, der z. B. aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Gleichrichters besteht. Es kann auch ein ohmscher Widerstand oder ein Blindwiderstand oder eine Kombination dieser Zweipole verwendet werden.
Zur Unterstützung der Wirkung kann ein Widerstand in den Emitterzweig geschaltet werden.
In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Zweipol parallel zum Emitter-Basis-Zweig dargestellt.
Als Zweipol wird in diesem Falle ein Gleichrichter GIs in Reihe mit einem Widerstand RB verwendet und in den Emitterkreis ein zusätzlicher Widerstand RE gelegt. Der übrige Teil der Schaltung stimmt mit der Anordnung nach der bereits besprochenen Fig. l überein.
Der Klirrfaktor dei zweiten Harmonischen kann durch Einfügen eines Widerstandes in den Emitter oder Gleichrichterzweig verändert bzw. kompensiert werden.
Dass die erfindungsgemässe Oszillatorschaltung auch in anderer Weise aufgebaut sein kann. zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. Der Widerstand , der Gleichrichter Gl, und die Rückkopplungswicklung WR bewirken in gleicher Weise wie in Fig. l die Umsteuerung des Gleichstromes. Im Kollektotkreis liegt derSchwingkreis L-C , mit dem in Reihe eine zweite Spannungsquelle UC liegt. In ihrer Funktion ist diese Schaltungsanordnung mit der nach Fig. l ähnlich. Sie hat jedoch den Vorteil, dass der Kollektorstrom nur in sehr geringem Masse vom Verstärkungsfaktor des Transistors abhängt. Dadurch ergibt sich nur eine geringe, vernachlässigbare Arbeitspunktverschiebung beim Austausch von Transistoren, deren Fertigung noch weiten Streuungen unterliegt.
Im Zusammenhang mit der frequenzunabhängigenBegrenzung steht auch, dass die Hoclúrequenzspap- nung U am Ausgang nahezu proportional mit dem Basisstrom is ansteigt, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Diese Tatsache kann in sehr einfacher Weise zur Modulation der Hochfrequenzspannung ausgenützt werden. In Fig. 7 ist schematisch unter Verwendung der Anordnung nach Fig. l gezeigt, wie beispielsweise der Modulationsstrom zugeführt wird. Aus der Spannungsquelle NF wird über den Widerstand Ra und den Trennkondensator C g ein Modulationsstiom in den Kreis mit dem Steuerstrom i, eingefügt. Dadurch ändert sich die Grösse der Ausgangswechselspannung im Takte der Modulationsfrequenz. Mit die- ser Anordnung ist es möglich, eine Modulation bis zu 100 % zu erzielen.
Der Widerstand R kann auch komplex, z. B. als Sperrkreis für die Hochfrequenz ausgebildet werden, um den niederfrequenten Lei- stungsbedarf gering zu halten. Damit keine unzulässige Entnahme von Hochfrequenzenergie über die Wicklung WR erfolgt, muss der Widerstand Ra entsprechend gross gemacht werden.
Fig. 7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Übertragers Tr, bei der der Schwingkreis L-C, und der Ausgangskreis mit dem Belastungswiderstand R, mit getrennten Wicklungen ausgeführt sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Transistor-Oszillatorschaltung für Sinuswellen mit geringem Klirrfaktor mit einer Begrenzerein- richtung für den Steuerstrom, dadurch gekennzeichnet, dass der Steuerstrom über einen Vorwiderstand (R) einerVorspannungsquelle (UB) entnommen und mitHilfe einesGleichrichters (Gl), ferner der als Gleich- richterstrecke wirkenden Emitter-Basis-Strecke (B, E) und einer aus dem Ausgangskreis in den Steuerkreis rückgeführten Spannung (üU) in zwei getasteteGleichströme(i,i) aufgespalten wird, von denen der über die Strecke Basis-Emitter fliessende Strom (is) für die Aussteuerung des Transistors (T) benützt wird.