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Stabilisierter Transistor-Oszillator
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werden vielfach ausAkkumulator, die bzw. der auch andere Verbraucher zu versorgen hat und die bzw. der mit wechselnder Stromstärke wieder aufgeladen wird, muss mit Spannungsschwankungen gerechnet werden, bei denen die Mi- nimalspannung 50%oder weniger der Maximalspannung beträgt. Die Frequenz eines Oszillators soll jedoch im allgemeinen konstant bleiben. Dies gilt insbesondere für Empfänger-Oszillatoren, u. zw. vorzugsweise für den Empfang von Schwingungen höhrerer Frequenz, z. B. im Kurzwellen-oder Ultrakurzwellen-Bereich.
Es ist bekannt, zur Lösung dieser Autgabe die Speisespannung wenigstens für die Oszillatorstute zu stabilisieren. Dies bedeutet jedoch einen beträchtlichen Aufwand und ist gerade bei niedrigen Spannun- gen, wie sie bei Transistor-Schaltungen bevorzugt verwendet werden, schwierig, da gute Stabilisatoren für niedrige Spannungen teuer sind. Bei einer solchen Spannungsstabilisierung geht auch stets ein be- trächtlicher Teil der Energie verloren.
Bei einem Transistor-Oszillator erhält man mit überraschend geringem Aufwand eine vorzügliche
Stabilisierung der Frequenz gegenüber Änderungen der Speisespannungen in einem grossen Bereich, wenn gemäss der Erfindung die Basisspannung des Transistors von der Speisespannung durch Abgriff an einem von wenigstens zwei in Serie geschalteten Widerständen abgeleitet ist, deren einer sich in Abhängigkeit von der anliegenden Spannung derart ändert, dass eine Änderung der Basis-Vorspannung und damit des Transistor-Arbeitspunktes erhalten wird, durch die die Frequenz der erzeugten Schwingungen wenigstens im wesentlichen konstant bleibt, u. zw.
derart, dass ein spannungsabhängiger Widerstand im Spannungsteilerzweig zwischen der Basis und dem mit dem Kollektor verbundenen Pol der Speisequelle oder im Spannungsteilerzweig zwischen der Basis und dem mit dem Emitter verbundenen Pol der Speisequelle eingeschaltet ist.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Änderungen des absoluten Betrages der am Transistor wirksamen Spannungen bzw. der in ihm fliessenden Ströme nicht in gleicher Weise auf die erhaltene Frequenz einwirken, sondern dass gegenläufige Effekte auftreten, z. B. ist festgestellt worden, dass sich bei konstant gehaltenem Kollektorstrom bei einer Verdoppelung der Kollektorspannung eine Verschiebung der Oszillatorfrequenz von 100 auf 101 MHz ergab, während bei konstant gehaltener Kollektorspannung durch Verdoppelung des Kollektorstromes die erzeugte Frequenz sich von 100 MHz auf 99 MHz änderte.
Es ist somit möglich, durch passende Wahl der Abhängigkeit der einzelnen Betriebsgrössen eines TransistorOszillators die Frequenz des Oszillators sehr genau konstant zu halten. Es zeigt sich, dass dies nicht etwa eine Konstanthaltung des Transistor-Arbeitspunktes auf feste Strom- und Spannungswerte bedingt, sondern dass zugelassen werden kann, dass z. B. die Kollektorspannung mit zunehmender Speisespannung ebenfalls beträchtlich ansteigt. Dies ist günstig, weil dadurch die bei höheren Spannungen vielfach günstigeren Transistoreigenschaften ausgenutzt werden können, so dass nur bei niedriger Speisespannung mit einer möglichen Beeinträchtigung der Funktion gerechnet werden muss.
Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung, die eine selbstschwingende Mischstufe für Ultrakurzwellen-Schwingungen zeigt, beispielsweise näher erläutert.
Dabei ist ein auf die Oszillator-Schwingungen abstimmbarer Resonanzkreis 1 angeordnet, der mit einem Punkt an Erde liegt. An einer Anzapfung der Induktivität dieses Kreises, die z. B. 0. 1 J. lH betra-
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3i duktiv oder über eine Anzapfung der Induktivität 4 entnommen werden können.
Mit der Anzapfung des Resonanzkreises 1 ist weiter über einen Kondensator 5 von z. B. pF der Emit- ter des Transistors 3 angeschlossen, wodurch die erforderliche Rückkopplung für die Oszillatorschwin- gungen hergestellt wird. Dieser Emitter ist über eine Induktivität 6 und einen Emitterwiderstand von z. B.
800 Ohm mit dem positiven Pol der Speisequelle verbunden ; der Widerstand 7 wird durch einen Konden- sator 8 von z. B. 1 nF gegen Erde überbrückt. Die hochfrequenten Eingangsschwingungen, die im Oszil- lator 3 mit den örtlich erzeugten Schwingungen gemischt werden, können von einer Klemme 10 über einen Koppelkondensator 11 zugeführt werden.
Die Basis des Transistors 3 ist durch einen Kondensator 13 von z. B. 10 nF für die Wechselströme geerdet und erhält ihre Vorspannung aus einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen 14,15 und
16 besteht, die in Reihe zwischen dem positiven und dem negativen Pol der Speisequelle angeschlossen sind, die z. B. eine Autobatterie sein kann, deren Spannung normalerweise etwa 6 V beträgt und im praktischen Betrieb zwischen 4, 5 und 9 V schwanken kann. Dabei können die Widerstände 14 und
15 4, 3 bzw. 6, 2 kOhm betragen, der Widerstand 16 soll nach der Erfindung eine nicht-lineare Cha- rakteristik aufweisen derart, dass die gewünschte Regelung des Transistor-Arbeitspunktes für eine Sta- bilisierung der Oszillator-Frequenz gegen Speisespannungs-Schwankungen erhalten wird.
Bei einer Schaltung mit den angegebenen Grössen unter Verwendung eines Transistors 3 von der Ty- pe OC 171 ergab sich die gewünschte Kompensation, wenn der Wert der Widerstände 15 und 16 zwischen
4,5 und 9 V Batteriespannung sich von etwa 10 auf 8 kOhm änderte.
Für den Widerstand 16 kann ein Schaltelement beliebiger Art verwendet werden, das die geforder- ten Werte zeigt, z. B. ein Heissleiter. Besonders vorteilhaft ist die Verwendung eines spannungsabhän- gigen Widerstandes, wie er unter der Bezeichnung VDR-Widerstand im Handel erhältlich ist ; dieser hat die Eigenschaft, dass er seinen Widerstandswert momentan zu ändern vermag, während ein Heissleiter entsprechend seiner Wärmeträgheit langsamer folgt. Eine schnelle Änderung des Widerstandswertes ist jedoch insbesondere bei der Speisung aus einer noch durch andere Verbraucher belasteten Quelle er- wünscht ; durch plötzliche Belastungsschwankungen können sich nämlich schnelle Spannungsänderungen ergeben, die sich in entsprechender Weise unmittelbar auf die Oszillatorfrequenz auswirken würden, wenn nicht auch die Kompensationsschaltung momentan zu folgen vermag.
Der im Emitter-Kollektor-Kreis eingeschaltete Widerstand 7 kann zweckmässig so gross bemessen werden, dass an ihm ein wesentlicher Teil, vorzugsweise 20-40%, der Speisespannung abfällt. Dadurch wird auch ein Teil der Speisespannungsänderung von der Kollektor-Emitter-Strecke des Transistors 3 ferngehalten, was sich auch im Sinne einer Stabilisierung der Oszillatorfrequenz auswirkt.
Die erforderliche Charakteristik der Widerstände des Basisspannungsteilers kann auf einfache Weise dadurch ermittelt werden, dass bei verschiedenen Werten der Speisespannung der für eine konstante Os- zillator-Frequenz erforderliche Widerstandswert des Spannungsteilers durch Einschaltung eines Regelwi- derstandes an dieser Stelle bestimmt wird. Die gewünschte Widerstands-Charakteristik lässt sich dann ohne
Schwierigkeiten unter Verwendung eines nicht-linearen Widerstandes durch Reihen-und/oder Parallel- schaltung von ohmschen Widerständen nachbilden. Selbstverständlich kann statt eines einfachen Span- nungsteilers 14, 15,16 auch ein kompliziertes Netzwerk verwendet werden, wenn dies erforderlich er- scheint.
Insbesondere kann statt eines Heissleiters 16 ein Kaltleiter an der Stelle des bzw. in Reihe mit dem Widerstand 14 Verwendung finden ; dies ist in der Zeichnung gestrichelt angedeutet.
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