AT214480B - Schaltungsanordnung zur harmonischen Frequenzteilung und -vervielfachung - Google Patents

Schaltungsanordnung zur harmonischen Frequenzteilung und -vervielfachung

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AT214480B
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  Schaltungsanordnung zur harmonischen Frequenzteilung und-vervielfachung 
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Die Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung ist durch zwei Transistoren gekennzeichnet, zwischen deren Basiselektroden ein auf die Frequenz f abgestimmter, die Rückkopplung bewirkender Resonanzkreis angeordnet ist, deren Emitter-und Basiselektroden die steuernden Ströme mit der Frequenz nf gleichphasig und die   Rückkopplungsströme   mit der Frequenz f gegenphasig zugeführt werden und deren Kollektoren die Ausgangsströme mit der Frequenz f und deren Oberfrequenzen entnommen werden. 



   Gemäss einem weiteren Merkmal der Erfindung ist der Rückkopplungsweg derart bemessen, dass bei Abwesenheit der steuernden Eingangsspannung mit der Frequenz nf die Schleifenverstärkung für die Grundfrequenz f zwischen 0 und   l,   vorzugsweise bei 0, 8-0, 9, liegt. Hiedurch ergibt sich ein leichtes Anschwingen des Frequenzteilers ; bei Ausfall der steuernden Eingangsspannung wird jedoch der Teilungsvorgang sofort unterbrochen. Man hat also die Gewissheit, dass Eingangs- und Ausgangsfrequenz stets synchronisiert sind. Bezüglich der Schleifenverstärkung liegt also der Frequenzteiler gemäss der Erfindung in der Mitte zwischen dem rückgekoppelten Modulator und dem mitgenommenen Oszillator, bei denen die Schleifenverstärkung Null oder   grösser   als Eins ist. 



   Durch die besondere Art derGleichtaktschaltung in bezug auf die zu   teilende Frequenznf   und derGegentaktschaltung in bezug auf die geteilte Frequenz f hat man den besonderen Vorteil, dass die zu teilende Frequenz nf und deren Oberfrequenzen im   Gegentakt-Ausgangsübertrager   unterdrückt sind und dass im Eingangskreis die geteilte Frequenz f und deren Oberfrequenzen nicht auftreten. Die Gegentaktschaltung erlaubt ferner durch Bildung der Differenz und der Summe der Kollektorströme die getrennte Entnahme einerseits der geteilten Frequenz f und ihrer ungeradzahligen Oberfrequenzen und anderseits ihrer 
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 ;Zahlen). 



   Infolge der Gegentaktschaltung und der Rückkopplung im Emitterbasiskreis ist der Ausgangskreis vom   Eingangs- und Rackkopplungskreis weitgehend entkoppelt.   Der Ausgang kann daher ohne weiteres auf ein Vielfaches der geteilten Frequenz   f abgestimmt werden. ohne   das Arbeiten des Frequenzteilers zu stören. 



   Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Fig. 2-4 an einem Ausführungsbeispiel näher   erläutert.   



  Im einzelnen zeigt Fig. 2 eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, Fig. 3 die auftretenden Stromformen bei einem Teilungsverhältnis n = 2 und Fig. 4 die auftretenden Stromformen bei einem Teilungsverhältnis n = 3. 



   Dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 sind zwei   pnp-Transistoren   Trl und Tr2 zugrundegelegt. Die Eingangsspannung mit der Frequenz nf wird über einen   EingangstibemagerTI   den   beiden Mittelabgriffen   
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 wicklung des Übertragers T2 symmetrisch liegende Abgriffe sind jeweils mit den Basiselektroden der beiden Transistoren Trl und Tr2 verbunden, während die Enden der mit einem Widerstand R2 belasteten Primärwicklung über Widerstände R1 bzw. R3 mit den Emitterelektroden der beiden Transistoren-verbunden sind. Dadurch werden die steuernden Eingangsströme mit der Frequenz nf den Transistoren Tri und Tr2 gleichphasig zugeführt ; der Übertrager T2 ist für diese Ströme magnetisch unwirksam.

   Die beiden Transistoren arbeiten also in bezug auf die zu teilende Frequenz nf im   Gleichtakt. in   bezug auf die geteilte Frequenz f aber im Gegentakt. 



   Die Sekundärwicklung des Übertragers T2 ist mit Hilfe des Kondensators C auf die geteilte Frequenz f abgestimmt und so gepolt, dass bei dieser Frequenz eine Mitkopplung entsteht. Parallel zum Kondensator C liegen zwei in Reihe geschaltete, gegensinnig gepolte Zenerdioden1 und   D2, die   zur Begrenzung dienen. Die Stärke der Mitkopplung wird mit Hilfe der einen ohmschen Spannungsteiler darstellenden Widerstände R1, R2, R3 im Emitterkreis eingestellt ; diese Widerstände bewirken eine Wechselstrom-und Gleichstromgegenkopplung.

   Der parallel zur Primärwicklung des   Rückkopplungsübertragers   T2 liegende Widerstand R2 wird so klein gewählt, dass Exemplarstreuungen und zeitliche Änderungen des parallel liegenden, übersetzten Verlustwiderstandes des Schwingkreises T2, C und des übersetzten Basisemitter-Eingangswiderstandes der Transistoren beim   Anschwingen-wo die Begrenzung noch nicht wirksam ist-kei-   nen Einfluss auf die Grösse des Rückkopplungsfaktors haben. Der genaue Wert von R2 wird so gewählt, dass einerseits bei der zur Verfügung stehenden steuernden Eingangsspannung mit der Frequenz nein sicheres Anschwingen   gewährleistet   ist und dass anderseits bei Ausfall der Eingangsspannung der Frequenzteiler nicht weiterschwingen kann.

   Dies ist-wie schon   erwähnt-dann   der Fall, wenn die Schleifenverstärkung für die Frequenz f bei Abwesenheit der Eingangsspannung mit der Frequenz nf zwischen 0 und   l,   vorzugsweise bei 0, 8-0, 9, liegt. Erst bei Anwesenheit der Eingangsspannung erhöht sich entsprechend der Mischsteilheit der Transistoren die Schleifenverstärkung für die Frequenz f auf einen Wert grösser als 1. da sich hiebei die sogenannte lineare Verstärkung um die   Mischverstärkung   erhöht. 

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 von Änderungen der Transistordaten, die z. B. als Folge von Temperaturschwankungen auftreten können. 



  Ausserdem wird vermieden, dass sich die lineare Verstärkung für die Frequenz f im Verhältnis zur Mischverstärkung unzulässig erhöht ; dadurch würde nämlich die sichere Synchronisation der Eingangs-und Ausgangsfrequenz beeinträchtigt, die ja auf dem Mitzieheffekt und damit auf einer möglichst grossen Mischverstärkung beruht. Weiterhin lässt sich durch geeignete Wahl der Begrenzung der Rückkopplungsspannung mit der Frequenz f im Verhältnis zur Eingangsspannung mit der Frequenz nf für jedes gewünschte Tei-   lungsverhälmis   n ein optimaler Stromflusswinkel der Kollektorstromhalbwellen einstellen. 



   Bei den Zenerdioden wird zur Begrenzung der steile Kennlinienteil ausgenutzt, der sich an das Sperrspannungsgebiet anschliesst. Anstatt dieser Dioden können in bekannter Weise auch Gleichrichter ohne "Zenereffekt' verwendet werden, jedoch ist für diese eine besondere Vorspannung notwendig. 



   Im   Gegentakt-Ausgangsübeitrager   T3 wird die Differenz der Kollektorströme Jcl und Jc2 der beiden Transistoren   Trl   und Tr2 wirksam. Dadurch treten am Ausgang des Übertragers   T3   nur die geteilte Frequenz f und deren ungeradzahlige Oberfrequenzen 3f, 5f usw. auf ; allgemein ausgedrückt ergeben sich. 



  Ausgangsfrequenzen der Form   (2m-l)   f, wobei m eine ganze Zahl ist. 



   Im Ausgangsübertrager T4 wird die Summe der   Kollektorströme Jcl   und Jc2 der beiden Transistoren   Trl   und Tr2 wirksam. An seinem Ausgang erscheinen die   geradzahligenoberfrequenzen der   geteilten Frequenz f, also 2f, 4f usw., ausserdem die zu teilende Frequenz nf und ihre Oberfrequenzen 2nf, 3nf usw. ; allgemein ausgedrückt ergeben sich Ausgangsfrequenzen der Form 2mf und mnf, wobei m und das Tei-   lungsverhältnis   n ganze Zahlen sind. 



   Die   Emittergleichströme   werden den beiden pnp-Transistoren   Trl   und Tr2 über den Mittelabgriff der Primärwicklung des   Rückkopplungsübertrageis   T2 vom positiven Pol +B der Gleichspannungsquelle zuge-   führt. Die   Sekundärwicklung des Eingangsübertragers   Tl   durchfliessen daher nur die kleinen Basisströme, so dass eine kleine Eingangsleistung zur Aussteuerung der Transistoren genügt. Die Kollektorströme Jcl und Jc2 fliessen über den   Mittelabgriff der Primärwicklung   des Gegentaktausgangsübertragers T3 und die Primärwicklung des   Ausgangsübertragers   T4 zum negativen Pol-B der Gleichspannungsquelle zurück. 



   Bei den Transistoren Tri und Tr2 wird der Arbeitspunkt zweckmässig in   den Fusspunkt der Kollektor-   
 EMI3.2 
    h.,strom-Verlustleistung   der Transistoren ist also gering. Wie schon   erwähnt, benötigt der Frequenzteiler   eine kleine Eingangsleistung, liefert aber eine grosse Ausgangsleistung ; es ergibt sich also ein sehr guter Wirkungsgrad. 



   In den Fig. 3 und 4 sind der sinusförmige Eingangsstrom Jl, die Kollektorströme Jcl und   Jc2   und die Ausgangsströme Jcl-Jc2 und Jcl   + Jc2 dargestellt, u. zw.   bei einem Teilungsverhältnis n = 2 (Fig. 3) und n = 3 (Fig.   4). Die Kollektor-Stromhalbwellen   Jcl und   Jc2   mit der Frequenz nf sind gleichphasig ; ihr   Stromflusswinkel   ist kleiner als 900, er wird mit wachsendem   Teilungsverhältnis   kleiner. Die annähernd sinusförmigen Umhüllenden der Kollektorströme Jcl und   Jc2   mit der Frequenz f sind gegenphasig.

   Eine Fourier-Analyse   der Ausgangsströme ergibt, dass imDifferenzstromJcl - Jc2   Frequenzen der Form   (2muf   und im   SummenstromJc1   + Jc2 Frequenzen der Form 2mf und mnf auftreten. 



    PATENTANSPRÜCHE :    
1. Schaltungsanordnung zur harmonischen Frequenzteilung und -vervielfachung in einem   vorgegebe-   nen rationalen Verhältnis unter Verwendung eines rückgekoppelten Modulators, in dem die Differenz aus der zu teilenden Frequenz nf und der Harmonischen   (n-1)   f der geteilten Frequenz f gebildet wird, gekennzeichnet durch zwei Transistoren   (Trl,   Tr2), zwischen deren Basiselektroden ein auf die Frequenz f abgestimmter, die Rückkopplung bewirkender Resonanzkreis (T2, C) angeordnet ist, deren Emitter-und Basiselektroden die steuernden Ströme mit der Frequenz nf gleichphasig und die Rückkopplungsströme mit der Frequenz f gegenphasig zugeführt werden und deren Kollektoren die Ausgangsströme mit der Frequenz f und deren Oberfrequenzen entnommen werden.

Claims (1)

  1. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Resonanzkreis ein auf die Frequenz f abgestimmter, die Rückkopplung bewirkender Übertrager (T2) verwendet ist, dass zwei zum Mittelabgriff der Sekundärwicklung des Übertragers (T2) symmetrisch liegende Abgriffe jeweils mit den Basiselektroden der beiden Transistoren (Trl bzw. Tr2) verbunden sind, dass die in der Frequenz (nf) zu <Desc/Clms Page number 4> teilende Spannung über einen Eingangsübertrager (Tl) an die Mittelabgriffe der Primär-und Sekundärwicklung des Übertragers (T2) gelegt ist. und dass die Enden der mit einem Widerstand (R2) belasteten Primärwicklung des Übertragers (T2) jeweils über einen Widerstand (Rl bzw.
    R3) mit den Emitterelektroden der beiden Transistoren (Trl bzw. Tr2) verbunden sind.
    3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Spannung am Übertrager (T2), vorzugsweise durch zwei in Reihe geschaltete, gegensinnig gepolte Zenerdioden (D1, D2), begrenzt wird.
    4. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ströme mit der Frequenz f und deren ungeradzahligen Oberfrequenzen durch Bildung der Differenz der Kollektorströme der beiden Transistoren (Til und Tr2) mit Hilfe eines Gegentaktübertiagers (T3) gewonnen sind.
    5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. dass die Ströme mit den geradzahligen Oberfrequenzen der Frequenz f durch Bildung der Summe der Kollektorströ- me der beiden Transistoren (Trl und Tr2) mit Hilfe eines Übertragers (T4) gewonnen sind.
    6. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei beiden Transistoren (Trl und Tr2) der Arbeitspunkt im Fusspunkt der Kollektorstrom-Emitter-Basis- spannungs-Kennlinie liegt.
    7. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine solche Bemessung der Mitkopplung, dass bei Abwesenheit der Spannung mit der Frequenz nf die Schleifenverstärkung für die Frequenz f zwischen 0 und 1, vorzugsweise bei 0, 8-0, 9, liegt.
AT909559A 1958-12-17 1959-12-15 Schaltungsanordnung zur harmonischen Frequenzteilung und -vervielfachung AT214480B (de)

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