<Desc/Clms Page number 1>
Oscillator.
De uitvinding betreft een oscillator met een resonator welke gekoppeld is aan een versterkertrap, die een versterkertransistor en een belastingstransistor omvat, met een belastingssignaalpad van een collector van de versterkertransistor naar een emitter van de belastingstransistor, aan welk belastingssignaalpad de resonator is gekoppeld, en een'bootstrap'-signaaloverdracht vanuit het belastingssignaalpad naar de basis van de belastingstransistor, welke basis met een instelweerstand gekoppeld is aan een referentiespanningsgeleider.
Een dergelijke oscillator is op zichzelf bekend uit de Japanse octrooipublikatie Kokai 2-21708. Figuur 1 toont de bekende oscillator. Een versterkertrap van de in de aanhef vermelde soort omvat Q2 als versterkertransistor en Q5 als belastingstransistor. De basis van de belastingstransistor Q5 is via instelweerstand R7 gekoppeld aan de positieve voedingsspanning. Het belastingssignaalpad van de collector van Q2 naar de emitter van Q5 omvat een belastingsweerstand R2. Resonator 15 is gekoppeld aan het belastingssignaalpad. De 'bootstrap'-signaaloverdracht vanuit het belastingssignaalpad naar de basis van Q5 (punt
17) vindt plaats vanaf de collector van Q2 (punt 11) en loopt via transistor Q4, emitterweerstanden R6 en R5 en transistor Q3, die een differentiaaltrap vormen. Deze differentiaaltrap vormt met transistor Q5 en belastingsweerstand R2 een lokale meekoppellus.
Resonator 15, aankoppelcondensatoren C2 en C3, aanstuurtransistor Q1 en de versterkertrap, maken deel uit van een oscillatielus.
De bekende oscillator kan gaan oscilleren op een door de resonator bepaalde frequentie. De versterkertrap dient hiertoe de signaalverliezen te compenseren, welke in de resonator 15 en de aankoppelcondensatoren C2 en C3 optreden, zodanig dat de rondgaande versterking in de oscillatielus groter is dan een.
Een praktische resonator heeft in het algemeen verscheidene resonantiefrequenties. Bijvoorbeeld doordat de elementen van de resonator ongewenste
<Desc/Clms Page number 2>
EMI2.1
reactanties bevatten, zoals een door aansluitpennen veroorzaakte zelfinductie bij een condensator. Of bijvoorbeeld ten gevolge van inductieve en capacitieve koppelingen tussen twee verschillende geleiders. Ter illustratie een soldeerpunt op een geleider vormt een capaciteit van ongeveer 0. naar een nabij gelegen geleider.
Resonator 15 van de bekende oscillator kan bijvoorbeeld een van varicapdioden voorziene LC-kring zijn, bij toepassing in een UHF televisietuner. Figuur 2a illustreert de verzwakking T het meekoppelnetwerk in de bekende oscillator, gevormd door een dergelijke resonator 15 en aankoppelcondensatoren C2 en C3.
Resonator 15 heeft drie resonantiefrequenties (fl, en f3), waarbij de impedantie van de resonator maximaal is en dientengevolge de verzwakking T minimaal is. De gewenste resonantiefrequentie is f2, fl en f3 zijn parasitaire resonantiefrequenties.
Figuur 2b toont de versterking T van de versterkertrap met aanstuurtransistor Ql.
Figuur 2c geeft de hieruit resulterende rondgaande versterking van de oscillatielus T Buiten frequentie f2, kan de bekende oscillator ook gaan oscilleren frequentie fl of f3, doordat de rondgaande versterking van de oscillatielus op deze frequenties groter is dan een. Bovendien kan de bekende oscillator een ongewenste relaxatie-oscillatie vertonen. Indien resonator 15 uit de in figuur 1 getoonde oscillator wordt verwijderd, functioneert deze als relaxatie-oscillator. Hierbij worden de aankoppelcondensatoren C2 en C3 periodiek opgeladen en ontladen door de versterkertrap, die zieh als stroomschakelaar gedraagt. Echter ook indien resonator 15 is opgenomen in de oscillatorschakeling, zoals getoond in figuur 1, kan een relaxatieoscillatie optreden.
Dit gevaar bestaat met name wanneer de rondgaande versterking in de oscillatielus op de relaxatie-oscillatiefrequentie ongeveer gelijk is aan of groter is dan die op de gewenste resonantiefrequentie.
In de bekende oscillator is het spanningsverschil tussen de collector van versterkertransistor Q2 en de voedingsspanning betrekkelijk groot. Zowel door de belastingsweerstand R2 in het belastingssignaalpad, als door de instelweerstand R7, die de basis van transistor Q5 met de voedingsspanning koppelt, vloeien betrekkelijk grote gelijkstromen. Om verzadiging van transistor Q2 te voorkomen, vereist de bekende oscillator een betrekkelijk grote voedingsspanning.
Het verschil tussen beschikbare voedingsspanning en de minimaal vereiste oscillatorvoedingsspanning, kan dusdanig klein zijn, dat de oscillatorvoedingsspanning niet betrokken kan worden van een spanningstabilisator. In het algemeen is dit wel
<Desc/Clms Page number 3>
gewenst. Ten eerste vermindert hierdoor een ongewenste verstemming van de oscillatiefrequentie ten gevolge van een verandering in de beschikbare voedingsspanning. Ten tweede onderdrukt een spanningstabilisator de overdracht van wisselspanningen op de beschikbare voedingsspanning naar de door de spanningstabilisator geleverde oscillatorvoedingsspanning. Dergelijke wisselspanningen kunnen de oscillator ongewenst moduleren, waardoor het uitgangssignaal ongewenste spectrale componenten bevat.
Een doel van de uitvinding is het aangeven van een oscillator volgens de in de aanhef vermelde soort, welke het oscilleren op een ongewenste frequentie tegengaat en welke kan volstaan met een lagere voedingsspanning dan de bekende oscillator.
De oscillator heeft volgens de uitvinding daartoe het kenmerk, dat de 'bootstrap'-signaaloverdracht in hoofdzaak is bepaald door een passieve capacitieve koppeling van de basis van de belastingstransistor met het belastingssignaalpad. Een dergelijke passieve capacitieve koppeling omvat tenminste de emitter-basis capaciteit van de belastingstransistor.
De uitvinding berust op het inzicht dat hierdoor de versterkertrap een banddoorlaatkarakter krijgt, welke onder meer door de passieve capacitieve koppeling is bepaald. Ongewenste oscillaties worden tegengegaan, door de doorlaatband van de versterkertrap nabij de gewenste oscillatiefrequentie te leggen. De rondgaande versterking van de oscillatielus op parasitaire resonantiefrequenties kan hierdoor in de oscillator volgens de uitvinding belangrijk kleiner zijn, dan in de bekende oscillator.
Door het doen afnemen van de rondgaande versterking buiten de band van gewenste oscillatiefrequenties, kunnen ook ongewenste relaxatie-oscillaties worden voorkomen.
Een relaxatie-oscillatiefrequentie is in het algemeen een orde grootte lager dan een door de resonator bepaalde, gewenste oscillatiefrequentie.
Figuren 3a, 3b en 3c illustreren het bovenstaande. Figuur 3a toont de signaaloverdracht T (R) van een praktische resonator met aankoppelcondensatoren, identiek aan figuur 2a. Figuur 3b toont de signaaloverdracht T (A') van de overige
EMI3.1
elementen van de oscillatielus in een oscillator volgens de uitvinding. Figuur 3c toont de tn' rondgaande versterking T van de oscillatielus van een oscillator volgens de
<Desc/Clms Page number 4>
uitvinding. Volgens figuur 3c kan alleen een oscillatie optreden op frequentie f2 ; bij frequentie fl en f3 blijft de rondgaande versterking van de lusoverdracht kleiner dan een.
De uitvinding maakt onder meer gebruik van het feit, dat de versterking van een versterkertrap van de in de aanhef vermelde soort, in belangrijke mate is bepaald door de amplitude en de fase van de'bootstrap'-signaaloverdracht. De versterkertransistor zet een ingangspanning van de versterkertrap om in een collectoruitgangstroom, met een als versterkertransadmittantie aan te duiden omzetfactor. De versterking van de versterkertrap is bij benadering gelijk aan het produkt van deze versterkertransadmittantie en de belastingsimpedantie aan de collector van de versterkertransistor. Naarmate de amplitude van de'bootstrap'-signaaloverdracht dichter de waarde een nadert en de fase de waarde nul, neemt deze belastingsimpedantie toe en dientengevolge de versterking.
In de bekende oscillator is de'bootstrap'-signaaloverdracht nagenoeg
EMI4.1
frequentie-onafhankelijk en dientengevolge de versterking van de versterkertrap. In de ZD oscillator volgens de uitvinding is de'bootstrap'-signaaloverdracht in belangrijke mate frequentie-afhankelijk, waarmee de versterker een banddoorlaatkarakter verkrijgt.
De hoogdoorlaathelling van de banddoorlaatkarakteristiek ontstaat, doordat de in de aanhef genoemde instelweerstand en de passieve capacitieve koppeling, bij betrekkelijk lage frequenties, een passief hoogdoorlaatfilter vormen. Figuur 4a illustreert dit, waarin transistor 120 de in de aanhef aangeduide belastingstransistor van de versterkertrap voorstelt, weerstand 130 de in de aanhef aangeduide instelweerstand en waarbij de met'CBE'aangeduide condensator zorg draagt voor de capacitieve 'bootstrap'-signaaloverdracht vanuit het belastingssignaalpad 180. Met toenemende frequentie neemt de verzwakking van de'bootstrap'-signaaloverdracht over de passieve capacitieve koppeling af en de versterking van de versterkertrap neemt dientengevolge toe.
De doorlaatband van de versterkertrap is gelegen in een'bootstrap'frequentieband, waarbij de impedantie van de collector-basiscapaciteit van de belastingstransistor, orde grootte de impedantie van de voornoemde instelweerstand is.
In de'bootstrap'-frequentieband is de verzwakking over de passieve capacitieve koppeling nagenoeg frequentie-onafhankelijk en betrekkelijk klein. Dit omdat hier de 'bootstrap'-signaaloverdracht in hoofdzaak is bepaald door de voornoemde collector-
<Desc/Clms Page number 5>
basiscapaciteit en de passieve capacitieve signaalkoppeling, welke tezamen een capacitieve spanningsdeler vormen, zoals getoond in figuur 4b, waar de collectorbasiscapaciteit is aangeduid met'CBC'.
De laagdoorlaathelling is onder meer bepaald door de eindige afsnijfrequentie van de transistoren van de versterkertrap. Indien de emitterbasiscapaciteit van de belastingstransistor in hoofdzaak de passieve capacitieve koppeling vormt, is laagdoorlaathelling bijna volledig door de eindige afsnijfrequentie bepaald.
De uitvinding berust verder op het inzicht, dat een voor massaproduktie ontworpen oscillator met een passieve capacitieve'bootstrap'-signaaloverdracht, een kleinere voedingsspanning behoeft voor het leveren van de voor een oscillatie benodigde versterking door de versterkertrap, dan de bekende oscillator, welke een actieve 'bootstrap'-signaaloverdracht omvat. Naarmate de amplitude van de'bootstrap'- signaaloverdracht de waarde een dichter nadert, neemt de versterking van de versterkertrap toe. Indien echter de amplitude van de'bootstrap'-signaaloverdracht groter is dan een, kan de oscillator in een ongewenste toestand geraken.
Door de'bootstrap'-signaaloverdracht ontstaat een lokale meekoppellus welke de belastingstransistor omvat. De rondgaande versterking van deze meekoppellus, waarin de belastingstransistor is te beschouwen als emittervolger, is ongeveer gelijk aan de amplitude van de'bootstrap'-signaaloverdracht. Is deze rondgaande versterking groter dan een, dan kan bijvoorbeeld in de bekende oscillator aanstuurtransistor Ql of versterkertransistor Q2 in een niet-geleidende toestand komen ; de instelstroom uit stroombron 11 vloeit geheel door Q2, respectievelijk Ql. Oscillatie op de een door de resonator bepaalde frequentie is dan niet meer mogelijk, daar de oscillatielus als het ware onderbroken is.
In de bekende oscillator bestaat het gevaar, dat door spreiding in de karakteristieken van de componenten de rondgaande versterking in de lokale meekoppellus groter wordt dan een. Naarmate de amplitude van de actieve'bootstrap'- signaaloverdracht bij nominale componentkarakteristieken kleiner is, neemt de kans af dat een in massa geproduceerde oscillator in een ongewenste toestand kan geraken, ten koste van de versterking van de versterkertrap. Om toch de voor de gewenste oscillatie benodigde versterking te bekomen, dient een belastingsweerstand van een voldoende grote waarde in het belastingssignaalpad te worden opgenomen, zoals
<Desc/Clms Page number 6>
belastingsweerstand R2 in figuur 1.
In een in massa geproduceerde oscillator volgens de uitvinding met een passieve capacitieve'bootstrap'-signaaloverdracht, blijft de rondgaande versterking van de lokale meekoppellus kleiner dan een. De passieve capacitieve koppeling vormt een spanningsdeler, welke het vanuit het belastingssignaalpad naar de basis van de belastingstransistor over te dragen signaal slechts kan verzwakken. Bij nominale componentkarakteristieken kan de amplitude van de'bootstrap'-signaaloverdracht de waarde een betrekkelijk dicht naderen, nabij een gewenste resonantiefrequentie. Een oscillator volgens de uitvinding behoeft een geringere belastingsweerstand, om een voor een oscillatie benodigde versterking van de versterkertrap te verkrijgen, dan de bekende oscillator.
Dientengevolge kan de spanningsval over de belastingsweerstand kleiner zijn, waardoor de oscillator volgens de uitvinding kan volstaan met een geringere voedingsspanning dan de bekende oscillator.
Een uitvoeringsvorm van de oscillator volgens de uitvinding vertoont verder het kenmerk, dat een'bootstrap'-condensator is opgenomen tussen de
EMI6.1
basisaansluiting en de emitteraansluiting de belastingstransistor. Hierdoor kan de t : p laagdoorlaatflank van de banddoorlaatkarakteristiek van de versterkertrap, zieh uitstrekken over frequenties welke belangrijk lager zijn dan de afsnijfrequentie van de transistoren. Bovendien kan hiermee een betrekkelijk kleine doorlaatband worden verkregen, waarbinnen de versterking van de versterkertrap betrekkelijk groot is.
Deze uitvoeringsvorm berust op het inzicht, dat met een dergelijke 'bootstrap'-condensator, ten gevolge van een basisweerstand tussen de basisaansluiting
EMI6.2
en de fysieke basis van de belastingstransistor, de fase van de'bootstrap'signaaloverdracht in de eerder aangeduide'bootstrap'-frequentieband, betrekkelijk veel varieert. Hierbij kan de voornoemde fase over een betrekkelijk kleine frequentieband nagenoeg nul zijn. In deze frequentieband piekt de versterking van de versterkertrap, wat de doorlaatband van de versterkertrap vormt. Boven deze frequentieband blijft de amplitude van de'bootstrap'-signaal overdracht weliswaar nagenoeg constant, maar wijkt de fase sterker af van de waarde nul. Hierdoor neemt met toenemende frequentie, de versterking van de versterkertrap af, hetgeen resulteert in een laagdoorlaatflank.
Zoals getoond in figuur 4c omvat de passieve capacitieve koppeling in
EMI6.3
deze uitvoeringsvorm tenminste twee signaalpaden de met'Cas' aangeduide emitter-basiscapaciteit omvat en signaalpad'B'welke'bootstrap'-
<Desc/Clms Page number 7>
EMI7.1
condensator 140 omvat. In signaalpad'B'is deze condensator in serie geschakeld met de basisweerstand'RaB'. kent signaalpad'B'een kantelfrequentie, waarboven dit signaalpad een in hoofdzaak resistief karakter vertoont. Dit in tegenstelling tot signaalpad'A', dat ook voor betrekkelijk hogere frequenties dan de voornoemde kantelfrequentie, een capacitief karakter vertoont.
Hierdoor kan de fase van de
EMI7.2
'bootstrap'-signaaloverdracht in de'bootstrap'-frequentieband veel vari ren. t ; l De frequentie waarbij de fase de waarde nul het dichtst nadert en daarmee de ligging van de doorlaatband, is onder meer bepaald door de'bootstrap'-condensator.
Een verdere uitvoeringsvorm van de oscillator volgens de uitvinding vertoont het kenmerk, dat tenminste een'bootstrap'-condensator instelbaar is met een frequentieregelsignaal. Hiermee kan de ligging van de doorlaatband van de versterkertrap aangepast worden, aan de gewenste resonantiefrequentie van een met een frequentieregelsignaal afstembare resonator.
Een verdere uitvoeringsvorm van de oscillator volgens de uitvinding vertoont het kenmerk, dat een inrichting voor de gelijkstroominstelling van de versterkertrap instelbaar is met een frequentieregelsignaal. Hiermee kan de versterking van de versterkertrap aangepast worden, om variaties in de verzwakking van het meekoppelnetwerk op de gewenste resonantiefrequentie bij verstemming van de resonator, te compenseren. Deze uitvoeringsvorm maakt gebruikt van het feit de versterking afhangt van de instelstroom van de versterkertransistor en de belastingstransistor.
Een verdere uitvoeringsvorm vertoont het kenmerk dat de collector van de belastingstransistor is gekoppeld aan een uitgangsklem van de oscillator, welke collector via een uitleesweerstand is gekoppeld aan een referentiespanningsgeleider. Door de met het oscillatorsignaal gemoduleerde collectorstroom van de belastingstransistor, te laten vloeien door de voomoemde uitleesweerstand, ontstaat een uitleesspanning. Hierbij dient de belastingstransistor tevens als buffertrap, welke een ongewenste beinvloeding van de oscillator, door de aan de uitleesweerstand gekoppelde circuits, tegengaat. Een oscillator waarbij een uitleesweerstand tussen de collector van de belastingstransistor en de referentiespanningsgeleider is opgenomen, behoeft geen hogere voedingsspanning dan een oscillator waarbij dit niet het geval is.
Door het opnemen van een uitleesweerstand neemt de collectorspanning van de belastingtransistor weliswaar af, de collectorspanning van de versterkertransistor blijft nagenoeg gelijk, aangezien de basisspanning van de
<Desc/Clms Page number 8>
belastingtransistor hierdoor nagenoeg niet wordt beinvloed.
Een verdere voorkeursuitvoering vertoont het kenmerk, dat twee van de in de aanhef genoemde versterkertrappen in balans zijn geschakeld.
De volgende figuren verduidelijken de uitvinding.
Figuur 1 toont de bekende oscillator.
Figuur 2 toont signaaloverdrachten in de oscillatielus van de bekende oscillator.
Figuur 3 toont signaaloverdrachten in de oscillatielus van een oscillator volgens de uitvinding.
Figuur 4 toont netwerkmodellen ter verduidelijking van de uitvinding.
Figuur 5 toont een uitvoeringsvoorbeeld van een oscillator volgens de uitvinding.
Figuur 6 toont de belastingsimpedantie in de versterkertrappen in het uitvoeringsvoorbeeld.
Figuur 7 toont een eerste variant van het uitvoeringsvoorbeeld van een oscillator volgens de uitvinding.
Figuur 8 toont een tweede variant van het uitvoeringsvoorbeeld van een oscillator volgens de uitvinding.
Figuur 9 toont een derde variant van het uitvoeringsvoorbeeld van een oscillator volgens de uitvinding.
Hierna volgt een beschrijving van het in figuur 5 getoonde uitvoeringsvoorbeeld van een oscillator volgens de uitvinding, ter verdere verduidelijking van de uitvinding. In figuur 5 zijn de componenten weggelaten die voor het begrijpen van de uitvinding van geen belang zijn, zoals componenten voor de gelijkstroominstelling van de basissen van versterkertransistoren 110 en 210.
Figuur 5 toont een oscillator waarbij de oscillatielus twee in balans geschakelde versterkertrappen omvat en een differentieel meekoppelnetwerk, gevormd door resonator 100 en aankoppelcondensatoren 150, 160,250 en 260. De in balans geschakelde versterkertrappen vormen een differenti le versterker, die een
<Desc/Clms Page number 9>
basisverschilspanning tussen de versterkertransistoren 110 en 210 versterkt tot een collectorverschilspanning. Deze collectorverschilspanning wordt via het meekoppelnetwerk teruggekoppeld naar de basisaansluitingen van de versterkertransistoren. Op frequenties waarbij de aldus teruggekoppelde basisverschilspanning in fase is met de oorspronkelijke basisverschilspanning, is oscillatie mogelijk.
De rondgaande versterking in de oscillatielus, het produkt van de versterking door differenti le versterker en de verzwakking van het differenti le meekoppelnetwerk, dient hiertoe groter te zijn dan n.
De oscillator omvat verder een differenti le uitgangsversterker, die het tussen de uitleesweerstanden 170 en 270 beschikbare oscillatorverschilsignaal naar de uitgangsklemmen 350 en 360 voert. Uitleesweerstanden 170 en 270 worden zo gekozen, dat het hiertussen beschikbare oscillatorverschilsignaal een voldoende grote amplitude heeft, zonder dat de belastingstransitoren 120 en 220 in verzadiging geraken. Te denken valt aan een spanningsval over de uitleesweerstanden van ongeveer 0, 2 Volt, in een oscillator met bipolaire belastingstransistoren. De differenti le uitgangsversterker is opgebouwd uit de als emittervolger geschakelde transistoren 310 en 320 en weerstanden 330 en 340.
Mede door de buffer-werking van de belastingstransistoren en de differenti le uitgangsversterker, zijn het afstembereik en de frequentiestabiliteit betrekkelijk onafhankelijk van een aan de uitgangsklemmen gekoppeld circuit.
In tegenstelling tot de bekende oscillator, zijn geen belastingsweerstanden opgenomen in de belastingssignaalpaden van de in figuur 5 getoonde uitvoeringsvorm.
De collectoren van de versterkertransistoren 110 en 210 zijn nagenoeg weerstandsloos verbonden met de emitters van hun respectievelijke belastingstransistoren 120 en 220.
Hierdoor vereist de in figuur 5 getoonde oscillator volgens de uitvinding slecht weinig voedingsspanning (minimaal ongeveer 2, 3 volt).
De'bootstrap'-signaaloverdracht in de in figuur 5 getoonde oscillator, wordt in beide versterkertrappen bepaald door instelweerstanden 130 respectievelijk 230 en een passieve capacitieve koppeling van de basis van de belastingstransistor met de collector van de versterkertransistor. Deze passieve capacitieve koppeling omvat de interne emitter-basiscapaciteit van de belastingstransistor en een tussen de emitter- en basisaansluiting aangebrachte'bootstrap'-condensator (140 respectievelijk 240). Doordat de'bootstrap'-signaaloverdracht zonder actieve componenten is gerealiseerd, kunnen zowel het stroomverbruik alsmede de fabricagekosten, lager uitvallen dan die van de
<Desc/Clms Page number 10>
bekende oscillator.
De belastingsimpedantie aan de collector van de versterkertransistor is sterk frequentie-afhankelijk. Bij betrekkelijk lage frequenties is de impedantie van de passieve capacitieve koppelingen zeer groot ten opzichte van de impedantie van de instelweerstand 130 respectievelijk 230. De signaalspanning op de basis van belastingstransistoren 120 respectievelijk 220 is dan nagenoeg nul. De belastingsimpedantie is dan ongeveer gelijk aan de emitterdifferentiaalweerstand van transistor 120 respectievelijk 220, waardoor versterking van de versterkertrap ongeveer een bedraagt.
Met toenemende frequentie neemt de belastingsimpedantie toe, waarbij de versterking op een onder meer door de instelweerstanden en'bootstrap'-condensatoren bepaalde frequentie een piekwaarde bereikt. Ter illustratie het (theoretische) geval dat op laatstgenoemde frequentie de amplitude van de'bootstrap'-signaaloverdrachten precies' !' wordt en de fase'0'. De signaalspanning op de basis van belastingstransistor 120 (220) is dan identiek aan de signaalspanning op de collector van de versterkertransistor 110 (210). Daar er geen signaalspanningverschil is over de emitterbasisjunctie van belastingstransistor 120 (220), kan er ook geen signaalstroom vloeien door deze belastingstransistor. Belastingstransistor 120 (220) vormt dan een oneindig grote impedantie.
Een praktische uitvoering van de in figuur 5 getoonde oscillator, voor in een UHF televisietuner, is gerealiseerd in een 5 Ghz'Subilo-N'Philips'IC-proces.
Resonator 100 was een bekende, van varicap-dioden voorziene LC-kring, afstembaar met een op klem 103 aangeboden frequentieregelsignaal, in figuur 5 aangeduid met 'Vtune', van 470 tot 900 MHz. Deze resonator had naast de gewenste resonantie twee ongewenste resonanties, zoals getoond in figuur 3a. Bij een gewenste resonantiefrequentie f2 van 600 Mhz, lag de ongewenste resonantiefrequentie fl bij ongeveer 300 MHz en f3 bij ongeveer 3GHz. Nabij deze resonantiefrequenties piekte de resonatorimpedantie tussen de klemmen 101 en 102 van de resonator 100 naar een lokale maximumwaarde en daardoor de meekoppelnetwerkverzwakking een naar een lokaal minimum. De rondgaande versterking in de oscillatielus vertoonde dientengevolge nabij resonantiefrequenties fl, f2 en f3 lokale maxima.
Ten gevolge van de banddoorlaatkarakteristiek van de versterkertrap, was de rondgaande versterking in de oscillatielus groter dan een nabij resonantiefrequentie f2
<Desc/Clms Page number 11>
en tegelijk kleiner dan een nabij de ongewenste resonantiefrequenties fl en f3, zoals getoond in figuur 3. Figuur 6 toont de door de belastingstransistor gevormde belastingsimpedantie in functie van de frequentie, bij'bootstrap'-condensatorwaarde 0, 1, 1. 5 en 2 picoFarad, in de hierboven beschreven oscillator. Uit deze figuur is te begrijpen, dat de banddoorlaatkarakteristiek van de versterkertrap door de'bootstrap'condensatoren te verstemmen is. Ook is een dergelijke verstemming mogelijk met behulp van de instelweerstanden 130 en 230.
De versterking in de doorlaatband kan gevarieerd worden met behulp van de instelstroombron 190. De versterkertransadmittantie is nagenoeg gelijk aan de geleiding van de versterkertransistor, welke met toenemende instelstroom toeneemt. Bij toenemende instelstroom neemt belastingsimpedantie neemt weliswaar af, maar in mindere mate, zodat per saldo de versterking van de in balans geschakelde versterkertrappen toeneemt.
Figuren 7,8 en 9 tonen verdere uitvoeringsvormen die gebruik maken van het bovenstaande. Figuur 7 toont een uitvoeringsvorm waarbij de waarde van de 'bootstrap'-condensatoren 140 en 240 afhangt van het frequentieregelsignaal, teneinde de ligging van de doorlaatband aan de oscillatiefrequentie aan te passen.
In figuur 8 is de door stroombron 190 geleverde instelstroom afhankelijk van het frequentieregelsignaal. De impedantie tussen klemmen 101 en 102 op de gewenste resonantiefrequentie zal bij een praktische afstembare resonator niet constant zijn over het gewenste oscillatiefrequentiebereik. Teneinde een hierdoor veroorzaakte variatie in de rondgaande versterking tegen te gaan, compenseert de via de stroombron
190 be nvloedbare versterking van de in balans geschakelde versterkertappen, een dergelijke verandering in resonatorimpedantie. Ook is het mogelijk de instelstroom uit stroombron 190 in functie van de omgevingstemperatuur aan te passen, teneinde de temperatuursafhankelijkheid van componenten te compenseren.
Figuur 9 toont een uitvoeringsvorm waarmee de voornoemde compensaties ook kunnen worden gerealiseerd. Aan de belastingssignaalpaden is een stroombronschakeling 400 gekoppeld, waarmee de door de belastingstransistoren vloeiende instelstroom verandert kan worden. De transadmittantieversterking blijft hierbij constant ; alleen de belastingsimpedantie past zieh aan in functie van het frequentieregelsignaal of een andersoortig regelsignaal.
Zowel in de in figuur 8 als in de in figuur 9 getoonde uitvoeringsvormen,
<Desc/Clms Page number 12>
variëren de collectorspanningen van de versterkertransistoren 110 en 210, betrekkelijk weinig bij een verandering van de instelstroom uit stroombron 190, respectievelijk stroombronschakeling 400. Hierdoor zijn deze instelstromen over een betrekkelijk groot bereik regelbaar, zonder dat de betreffende oscillator in een ongewenste toestand geraakt. Dit in tegenstelling tot de bekende oscillator getoond in figuur 1. Afhankelijk van de waarde van de belastingsweerstand R2 en weerstand Rl, kunnen bij een betrekkelijk geringe toename van de uit stroombron 11 vloeiende instelstroom, versterkertransistor Q2 en aanstuurtransistor Ql in verzadiging geraken.
Met het hierin geopenbaarde, is een vakman in staat vele alternatieve uitvoeringsvormen te concipiëren, die niet afwijken van het wezen van de uitvinding.
Zo kan de oscillator buiten de in de aanhef aangeduide versterkertrap, al dan niet voorzien zijn van additionele, andersoortige versterkertrappen. De eerstbedoelde versterkertrap kan hierbij al dan niet in balans, of in cascade met verscheidene gelijksoortige versterkertrappen geschakeld zijn. Net als in de in figuur 1 getoonde bekende oscillator, kan de in de aanhef aangeduide versterkertrap gekoppeld zijn aan een aanstuurtransistor, waarvan de basis is gekoppeld aan de resonator en de emitter aan de emitter van de versterkertransistor van de voornoemde versterkertrap. Eveneens kan een belastingssignaalpad in de oscillator volgens de uitvinding, belastingsweerstanden of andere componenten bevatten, wat niet het geval is in de in figuren 5, 7, 8 en 9 getoonde uitvoeringsvormen.
Het is niet noodzakelijk dat het uitlezen van een in de oscillator opgewekt oscillatiesignaal, geschiedt op de in figuren 5, 7, 8 en 9 getoonde wijze. Als alternatief kan bijvoorbeeld een verschilversterker het oscillatiesignaal uitlezen, door een eerste en een tweede ingang te koppelen aan de basisaansluiting van versterkertransistor 110 respectievelijk versterkertransistor 210, of andere symmetrische punten in de oscillatielus. In deze alternatieve uitvoeringsvorm kunnen de collectoren van belastingstransistoren 120 en 220 verbonden worden met de voedingsspanningsklem, waardoor uitleesweerstanden 170 en 270 vervallen. De verschilversterker kan
EMI12.1
bijvoorbeeld twee in balans geschakelde versterkertrappen omvatten, gelijksoortig aan i die van de oscillator.
De capacitieve passieve koppeling in de oscillator volgens de uitvinding is op talloze verscheidene manieren te realiseren. Zo kan tussen de instelweerstand en de basisaansluiting van de belastingtransistor een verdere weerstand worden opgenomen,
<Desc/Clms Page number 13>
waarvan de met de instelweerstand verbonden klem, via een tweede'bootstrap'condensator gekoppeld is aan het belastingssignaalpad. Een dergelijke koppeling omvat dan drie capacitieve signaalwegen van het belastingssignaalpad naar de basis van de belastingstransistor : een via de emitter-basiscapaciteit, een via een eerste'bootstrap'condensator en een via een tweede'bootstrap'-condensator.
Ook is het bijvoorbeeld mogelijk een weerstand op te nemen in serie met een'bootstrap'-condensator, of een extra condensator aan te brengen tussen de basis en de collector van een belastingstransistor.
Het frequentieregelsignaal waarmee de'bootstrap'-condensatoren of de gelijkstroominstelling te regelen zijn, niet te zijn afgeleid van het aan de resonator aangeboden frequentieregelsignaal. Indien de oscillatiefrequentie met behulp van een synthesizercircuit instelbaar is, kan de hieraan toegevoerde data voor de frequentieinstelling ook gebruikt worden om de'bootstrap'-condensatorwaarde of de instelstromen van de oscillator aan te passen. Deze uitvoeringsvariant is met name interessant, wanneer de oscillator en het synthesizercircuit gemeenschappelijk op een geïntegreerde schakeling zijn onder te brengen.
Tot slot zij opgemerkt dat de in de uitvoeringsvormen getoonde bipolaire transistoren vervangbaar zijn door veldeffect transistoren, waarbij emitter, collector en basisaansluitingen overeenkomen met source, drain en respectievelijk gate-aansluitingen.
Hoewel de in de figuren getoonde transistoren van het NPN type zijn, is het mogelijk bipolaire PNP transistoren of P-kanaals veldeffect transistoren te benutten. Bij toepassing van een veldeffect belastingstransistor, verdient het de voorkeur tussen de gate-aansluiting en een'bootstrap'-condensator een weerstand op te nemen, om het eerder besproken effect ten gevolge van de basisweerstand van een belastingstransistor te verkrijgen.