Schwingungsgenerator mit Serienresonanzverbraucher. Die Erfindung betrifft einen selbsterreg ten Sehwingungsgenerator mit Elektronen röhre, dessen Verbraucher eine Serienreso- nanz-Charakteristik besitzt. Derartige Ver- braueher haben im Gegensatz zur Parallel resonanz für ihre Resonanzfrequenz den klein sten Widerstand.
Es sind selbsterregte Schwiligungsgenera- toren mit Elektronenröhren bekannt, bei denen der Verbraucher mit Serienresonanz- Charakteristik, zum Beispiel ein piezoelektri- seher Schwingkristall wie Quarz, direkt oder über Transformatoren am Anodenkreis ange schlossen ist und welche mit der üblichen Anodenspannungsrüekkopplung arbeiten. Mit dieser Rüekkopplung (parallel zum Anoden widerstand erregt sieh immer diejenige Fre quenz, für die der Anoclenwiderstand am gröss ten ist.
Bei Verstimmung des Generator- sehwingkreises in bezug auf die Quarz- Resonanzfrequenz nimmt der Quarzwider stand und damit die Anodenwechsel spannung zu, so dass die Rückkopplungs spannung und damit die Röhrenaussteuerung ebenfalls ansteigen, wodurch eine weitere Zu nahme der Anodenwechselspannung eintritt. Die durch Verstimmung auftretende induk tive oder kapazitive Komponente des Quarzes (Ye <B>,</B> ht in die Abstimmung des Generatorsch-,ving- kreises ein.
Der Sehwingungsgenerator folgt deshalb der Generatorsehwingkreisfrequenz, weil er bei Verstimmung einen grösseren An odenwiderstand findet. Der Nachteil dieser An ordnung ist daher, dass der Generatorsehwing- kreis auf die in einem Quarz sehr scharf aus geprägte Resonanzfrequenz abgestimmt wer den muss und bei Verstimmung infolge Inkon- stanz seiner Teile die Quarzschwingleistung abnimmt, wobei gleichzeitig die Wechsel spannung zunimmt und die Röhren in den überspannten. Zustand kommen.
Ferner sind selbsterregte Schwingungs generatoren mit Elektronenröhren bekannt, die mit einem piezoelektrisehen Schwing kristall, zum Beispiel einem Quarz, arbeiten, welcher an Gitter und Kathode bzw. an Git ter und Anode der Elektronenröhre ange schlossen ist. In diesen Anordnungen dient der Quarz zur Frequenzstabilisierung, wobei der Schwingungsgenerator immer annähernd auf der Quarzresonanzfrequenz arbeitet.
Der Nachteil dieser Anordnung ist, dass der Quarz nicht als Verbraucher benutzt werden kann, da er in dem einen Falle nur kleine Wechsel.- spannungen erhält und in beiden Fällen keine wesentliche Dämpfung durch Energieent nahme erfahren darf, weil sonst die Schwin gungserregung aussetzt.
Weiterhin ist es möglich, selbsterregte Schwingungsgeneratoren mit, Elektronen röhren, bei denen ein Verbraucher mit Serien- resonanz-Charakteristik, zum Beispiel ein piezoelektriseher Sehwingkristall (Quärz),be- nutzt wird, mit einem zweiten piezoelektri- sehen Schwingkristall zur Frequenzstabilisie- rung zu versehen.
Der Nachteil dieser An ordnung ist, dass die beiden Kristalle wegen ihrer scharfen Resonanz genau dieselbe Reso- nanzfrequenz haben müssen und bei Verstim- inungen, zum Beispiel durch Erwärmung des einen Kristalls während des Betriebs, die Schwingleistang des Verbraucherkristalls ebenfalls abnimmt.
Die Nachteile der angeführten Anordnun gen werden durch den nachstehend an Hand des beiliegenden Schaltbildes beschriebenen, eiii Ansführungsbeispiel der Erfindung dar stellenden Sehwingungsgenerator beseitigt. Dieser ist ein selbsterregter SehwingLings- generator mit Elektronenröhre, dessen Ver- brauc'her eine Serienresonanz-Charakteristik hat und dessen Sehwingungsfrequenz auch bei, nicht zu grossen, Verstimmungen des Generatorsehwingkreises durch die Resonanz frequenz des Verbrauchers bestimmt, wird.
Die Anode der Elektronenröhre<B>1</B> ist an den Generatorschwingkreis 2 angeschlossen, wel cher aus der Induktivität <B>3</B> und der Kapazität 4 besteht. Der Generatorschwingkreis 2 ist anderseits mit dem Pluspol der Anoden- spannungsquelle verbunden, welcher geerdet ist, so dass der Verbraucher<B>5</B> keine Anoden gleichspannung erhält.
Die Anodenspannungs- quelle wird durch den Kondensator<B>6</B> über- brüekt. Der negative Pol der Anodenspan- nungsquelle ist mit der Kathode der Elek tronenröhre<B>1</B> verbunden. Weil die Kathode der Elektronenröhre <B>1</B> die negative Anoden spannung gegen Erde erhält, muss die Heiz- wieklung des Heiztransformators der, Elektro nenröhre<B>1</B> demgemäss isoliert sein.
Die Rüel,.- kopplungsspannung wird an der Induktivität <B>3</B> über eine Rliekkopplungswicklung <B>7</B> abge nommen, welche eine möglichst kleine Streu ung mit der Induktivität <B>3</B> besitzen soll, so dass der Phasenwinkel zwischen Primär- und Sekundärspannung möglichst genau<B>1800</B> ist. Die Rückkopplungswicklung <B>7</B> ist einerseits Über den Gitterableitungswiderstand <B>8,</B> wel cher durch den Kondensator<B>9</B> überbrückt -wird, mit der Kathode und anderseits mit dem Gitter der Elektronenröhre<B>1</B> verbunden.
Das Wesentliche der Erfindung besteht darin, dass der Verbraucher nicht direkt oder über die üblichen Wicklungstransformatoren, sondern über ein Impedanzumkehrglied an den Generator angeschlossen ist, wodurch die Widerstandskurve des Verbrauchers am Schwingungsgenerator im 'Sinne ihres Kehr wertes verläuft Lind der Verbraucher eine Parallelresonanz-Charakteristik erhält. Das Umkehrgplied kann aus einer ein- oder inehrgliedrigen Drossel-Kondensator-Kette be stehen.
Das Unikehrglied kann ein Serien- schwingkreis sein, wobei der VerbraLieher an <B>p</B> der Induktivität oder Kapazität und der Sehwingungsgenerator an deren Reihensehal- tung angeschlossen wird. In dem Schaltbild ist der Verbraucher<B>5</B> mit Serienresonanz- Charakteristik über das Umkehrglied<B>10</B> mit dem Cj'reneratorsehwinglzreis 2 verbunden.
Der Verbraucher<B>5</B> kann zum Beispiel zur Er zeugung mechanischer Sehwin-Ungen. dienen. Das Umkehrglied<B>10</B> ist hier ein Serien- schwingkreis, welcher ans der Induktivität <B>11</B> und der Kapazität 12 besteht, wobei der Sehwingungsgenerator an deren Reihen schaltung und der Verbraucher<B>5</B> an der Ka pazität 12 angeschlossen ist. Die Induktivität <B>11</B> soll eine möglichst kleine Wieklungskapazi- tät und eine grössere Eigenfrequenz als die Betriebsfrequenz besitzen.
Bei piezoelektri- sehen Schwingkristallen kann die Kapazität 12 auch durch die Elektrodenkapazität des Kristalls gebildet werden. Damit das'Umkehr- glied keine Phasenversehiebung zwischen Strom und Spannung hervorruft, ist es zweek- mässig,
dass die Blindwiderstände seiner In- duktivität <B>11</B> und der Kapazität 12 bei der Betriebsfrequenz gleich und klein gegenüber dem an der Kapazität 12 angeschlossenen Wirkwiderstand bzw. gross gegenüber dem an der Reihenschaltung angeschlossenen Wirk widerstand ist.
In der angewandten Schaltung erregt sieh wie üblieh immer diejenige Frequenz, für die der Anodenwiderstand am -rössten ist. Bei Verstimmung des Generatorsehwingkreises und, angenommenerweise, der Generator- frequenz in bezug auf die Verbraucher- Resonanzfrequenz (Serienresonanz) nimmt in folge des Umkehrgliedes der Verbraucher widerstand am Sehwingkreisgenerator ab (Parallelresonanz) und (lamit fällt die An- odetiwee,hselspaiinung,
so dass die Rückkopp lungsspannung- und damit die Röhrenaus- e steuerung ebenfalls kleiner werden, wodureli eine weitere Abnahme der Allodenwechsel- s .,pannung eintritt. Der Sehwingungsgenerator folgt daher der Resonanzfrequenz des Ver brauchers, weil er bei, nicht züi grossen,
Ver- stiiiimungen nur mit dessen Eigenfrequenz den -rössten Anodenwiderstand findet.
<B>Z,</B> Die Trequenzbestimmende Wirkung des S'erienresonanzverbrauchers <B>5</B> wird um so höher,<B>je</B> stärker seine Widerstandsänderun gen bei Frequenzänderungen die Anoden- weeliselspannung beeinflussen. Es ist deshalb zweckmässig, alle mit seinem durch das Um kehrglied<B>10</B> transformierten Widerstand par- alle] liegenden Widerstände gross gegenüber e seinem transformierten Resonanzwiderstand & züi machen.
Daher soll der Resonanzwider stand Rp des Creneratorsehwingkreises 2 gross gegenüber dem transformierten Resonanz widerstand R" des Verbrauchers<B>5</B> sein. Zür E'rzielung eines grossen Resonanzwiderstandes des ('reneratorseliwin-kreises 2 ist es erforder- lieh, dass dieser ein grosses Verhältnis LIC liat und verlustarm ist.
Ferner soll der äqui valente Parallelverlustwiderstand des Um- Izehrgliedes10 gross gegenüber dein Resonanz widerstand des Verbrauchers<B>5</B> sein. Deshalb imiss das Umkehrglied<B>10</B> ebenfalls verlustarm #,ein. Nach obiger Feststellung ist es auch zweckmässig, wenn der Inlienwiderstand R, <B>=</B> AU,/JI" der Elektronenröhre<B>1</B> gross ge genüber dem Widerstand R" ist.
Um einen irrossen Innenwiderstand der Elektronenröhre I <B>1.</B> zu erhalten, ergibt es sich als günstigg, Sehirm(Yitterröhren (Pentoden) zu benutzen. Zur Erreiehung eines grossen Verhältnisses Rif & und R,IR" ist anderseits vorteilhaft, den an die Elektronenröhre<B>1-</B> angepassten Resonanzwiderstand R" (Anpassungswider stand) des Verbrauchers<B>5</B> durch entsprechende Transformation klein zu machen.
Um einen ent sprechend kleinen Anpassungswiderstand -r'i-eiinviderstand) der Elektronenröhre<B>1</B> züi erhalten, ist es notwendig, dass deren Anoden- gleielispannung möglichst niedrig gewählt wird. Zweckmässig ist sie so niedrig gewählt, dass der Anoclenwirkungsgrad noch 5011/o beträgt.
Damit die Rilekkopplungsspannung bei Frequenzänderungen in der Phase undAmpli- tude unabhängig von der Streuung der Rück- kopplungswieklung <B>7</B> mit der Induktivität <B>3</B> bleibt, ist es notwendig, dass die Gitterstrom- belastung durch die Elektronenröhre<B>1</B> gering ausfällt.
Die Röhrenaussteuerung in das positive Gitterspannungsgebiet soll daher möglichst klein sein, was durch einen grossen Schirmgitterdurchgriff (mindestens '2011/o) der Elektronenröhre<B>1</B> und eine möglichst hohe Schirmgitterspannung derselben erzielt wird.
Das Umkehrglied<B>10</B> kann auch zur Span nungstransformation benutzt werden und di rekt oder über ein Transformationsglied am Greneratorschwingkreis 2 angeschlossen sein.
Vibration generator with series resonance consumer. The invention relates to a self-excited visual vibration generator with an electron tube, the consumer of which has a series resonance characteristic. In contrast to parallel resonance, such consumers have the smallest resistance for their resonance frequency.
Self-excited oscillation generators with electron tubes are known in which the consumer with series resonance characteristics, for example a piezoelectric oscillating crystal such as quartz, is connected directly or via transformers to the anode circuit and which work with the usual anode voltage feedback. With this feedback (parallel to the anode resistance, the frequency for which the anode resistance is greatest is always excited.
If the generator oscillating circuit is detuned with respect to the quartz resonance frequency, the quartz resistance and thus the anode alternating voltage increase, so that the feedback voltage and thus the tube output also increase, which leads to a further increase in the anode alternating voltage. The inductive or capacitive components of the quartz (Ye <B>, </B> ht caused by detuning) are included in the tuning of the generator circuit.
The visual oscillation generator therefore follows the generator oscillating frequency because it finds a greater anode resistance when it is detuned. The disadvantage of this arrangement is that the generator oscillating circuit has to be tuned to the resonance frequency, which is very sharply defined in a quartz, and if its parts are detuned, the quartz oscillating power decreases, with the alternating voltage increasing at the same time and the tubes in the overstretched. State come.
Furthermore, self-excited vibration generators with electron tubes are known that work with a piezoelectric oscillating crystal, for example a quartz, which is connected to the grid and cathode or to the grid and anode of the electron tube. In these arrangements, the quartz serves to stabilize the frequency, with the oscillation generator always working approximately at the quartz resonance frequency.
The disadvantage of this arrangement is that the quartz cannot be used as a consumer, since in one case it only receives small alternating voltages and in both cases it must not experience any significant damping due to energy consumption, because otherwise the vibration excitation is interrupted.
Furthermore, it is possible to provide self-excited oscillation generators with electrons, in which a consumer with series resonance characteristics, for example a piezoelectric oscillating crystal (quartz), is used, with a second piezoelectric oscillating crystal for frequency stabilization .
The disadvantage of this arrangement is that, because of their sharp resonance, the two crystals must have exactly the same resonance frequency and in the event of detunings, for example due to heating of one crystal during operation, the oscillating power of the consumer crystal also decreases.
The disadvantages of the listed arrangements are eliminated by the visual vibration generator described below with reference to the attached circuit diagram, eiii exemplary embodiment of the invention. This is a self-excited oscillating generator with electron tubes, the consumer of which has a series resonance characteristic and the frequency of which is determined by the resonance frequency of the consumer even if the oscillating generator is not too large.
The anode of the electron tube <B> 1 </B> is connected to the generator oscillating circuit 2, which consists of the inductance <B> 3 </B> and the capacitance 4. On the other hand, the generator oscillating circuit 2 is connected to the positive pole of the anode voltage source, which is grounded so that the consumer <B> 5 </B> does not receive an anode direct voltage.
The anode voltage source is bridged by the capacitor <B> 6 </B>. The negative pole of the anode voltage source is connected to the cathode of the electron tube <B> 1 </B>. Because the cathode of the electron tube <B> 1 </B> receives the negative anode voltage against earth, the heating and the heating transformer of the electron tube <B> 1 </B> must be insulated accordingly.
The backward coupling voltage is taken from the inductance <B> 3 </B> via a backward coupling winding <B> 7 </B>, which has the smallest possible scatter with the inductance <B> 3 </B> should, so that the phase angle between the primary and secondary voltage is as accurate as possible <B> 1800 </B>. The feedback winding <B> 7 </B> is on the one hand via the grid discharge resistor <B> 8 </B> which is bridged by the capacitor <B> 9 </B>, with the cathode and on the other hand with the grid of the Electron tube <B> 1 </B> connected.
The essence of the invention is that the consumer is not connected to the generator directly or via the usual winding transformers, but via an impedance reversing element, whereby the resistance curve of the consumer at the vibration generator runs in the sense of its reciprocal value and the consumer receives a parallel resonance characteristic . The reversing member can be a single or multi-link choke-capacitor chain.
The uni-reciprocal element can be a series oscillating circuit, the connector being connected to the inductance or capacitance and the visual oscillation generator being connected to their series arrangement. In the circuit diagram, the consumer <B> 5 </B> with series resonance characteristics is connected to the Cj'reneratorsehwinglzreis 2 via the reversing element <B> 10 </B>.
The consumer <B> 5 </B> can, for example, generate mechanical Sehwin-Ungen. serve. The reversing element <B> 10 </B> is a series oscillating circuit, which consists of the inductance <B> 11 </B> and the capacitance 12, the visual oscillation generator being connected in series and the consumer <B> 5 < / B> is connected to the capacity 12. The inductance <B> 11 </B> should have the smallest possible weighing capacitance and a higher natural frequency than the operating frequency.
In the case of piezoelectric oscillating crystals, the capacitance 12 can also be formed by the electrode capacitance of the crystal. So that the reversing element does not cause a phase shift between current and voltage, it is
that the reactances of its inductance <B> 11 </B> and the capacitance 12 at the operating frequency is the same and small compared to the active resistance connected to the capacitance 12 or large compared to the active resistance connected to the series circuit.
In the circuit used, the frequency for which the anode resistance is greatest is always excited as usual. If the generator oscillating circuit is detuned and, presumably, the generator frequency in relation to the consumer resonance frequency (series resonance), the consumer resistance on the oscillating circuit generator decreases as a result of the reversing link (parallel resonance) and (thus the anodetiwee, hselspaiinung,
so that the feedback voltage and thus the tube output control also decrease, which in turn leads to a further decrease in the allode alternation voltage. The visual oscillation generator therefore follows the resonance frequency of the consumer, because at, not too large,
Confusion finds the greatest anode resistance only with its natural frequency.
<B> Z, </B> The frequency-determining effect of the series resonance consumer <B> 5 </B> is all the higher, <B> the </B> its resistance changes affect the anode signal voltage more strongly when the frequency changes. It is therefore expedient to make all of the resistances lying parallel with its resistance transformed by the reversing element <B> 10 </B> large compared to its transformed resonance resistance & züi.
Therefore the resonance resistance Rp of the crenerator resonance circuit 2 should be large compared to the transformed resonance resistance R "of the consumer <B> 5 </B>. To achieve a large resonance resistance of the ('reneratorseliwin circuit 2 it is necessary that this is a large LIC ratio and low loss.
Furthermore, the equivalent parallel loss resistance of the converter 10 should be large compared to the resonance resistance of the consumer <B> 5 </B>. Therefore, the reversing element <B> 10 </B> also has little loss #. According to the above statement, it is also expedient if the inline resistance R, <B> = </B> AU, / JI "of the electron tube <B> 1 </B> is large compared to the resistance R".
In order to obtain an extremely large internal resistance of the electron tube I <B> 1. </B>, it is advantageous to use a screen (Yitter tubes (pentodes). To achieve a large ratio Rif & and R, IR ", on the other hand, it is advantageous to make the resonance resistance R ″ (matching resistance) of the consumer <B> 5 </B> adapted to the electron tube <B> 1- </B> small by appropriate transformation.
In order to obtain a correspondingly small adjustment resistance -r'i-eiinviderstand) of the electron tube <B> 1 </B> züi, it is necessary that its anode track voltage is selected as low as possible. It is expediently chosen to be so low that the anoclene efficiency is still 5011 / o.
So that the feedback voltage remains independent of the scatter of the feedback weight <B> 7 </B> with the inductance <B> 3 </B> when the frequency changes in the phase and amplitude, it is necessary that the grid current load through the electron tube <B> 1 </B> turns out to be small.
The tube modulation in the positive grid voltage area should therefore be as small as possible, which is achieved by a large screen grid penetration (at least '2011 / o) of the electron tube and the highest possible screen grid voltage.
The reversing element 10 can also be used for voltage transformation and can be connected directly or via a transformation element to the generator oscillating circuit 2.