Oszillatorschaltung mit einer rückgekoppelten Verstärkerröhre Die Erfindung bezieht sich auf eine Oszillator- schaltung mit einer rückgekoppelten Verstärkerröhre, bei der die Rückkopplungsspannung über einen die Oszillatorfrequenz bestimmenden Reihenkreis dem Steuergitterkreis der Verstärkerröhre zugeführt wird, wobei der Steuergitterkreis eine zwecks Amplituden regelung veränderliche Impedanz enthält.
Für verschiedene Anwendungen liegt in der Praxis das Bedürfnis vor, Oszillatorschaltungen zur Verfügung zu haben, bei denen die Amplitude der Oszillatorspan- nung innerhalb enger Grenzen konstant gehalten wird. Beispielsweise wird bei Steueroszillatoren in Träger- frequenzfernsprechsystemen von dem C. C. I. F. ver langt, dass die Oszillatorspannung innerhalb von 0,5 dB gegenüber dem Nennamplitudenpegel konstant bleibt.
Um bei solchen Anwendungen sicherzustellen, dass die Oszillatorspannung die engen Amplitudengrenzen von 0,5 dB nicht überschreitet, finden empfindliche und infolgedessen komplizierte Überwachungsgeräte An wendung, die beim Überschreiten der erwähnten 0,5 dB-Grenze ansprechen (sogenannte marginale Über wachungsgeräte).
Dabei wird beispielsweise eine Alarmvorrichtung betätigt und bzw. oder selbsttätig eine Umschaltung auf einen Reserveoszillator herbeigeführt.
Die Erfindung bezweckt, eine besonders vorteil hafte Oszillatorschaltung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die vorstehend erwähnten strengen Anforderungen hinsichtlich der Amplituden konstant erfüllt werden.
Erfindungsgemäss besteht die veränderliche Impe danz aus mindestens zwei in Reihe geschalteten Gleich richterzellen, wobei das eine Ende dieser Reihen schaltung mit dem Ausgangskreis einer an den Oszil- latorausgang angeschlossenen Gleichrichterschaltung und das andere Ende mit einer konstanten Bezugs spannungsduelle verbunden ist, während der Verbin- dungspunkt der in Reihe geschalteten Gleichrichter zellen mit dem Steuergitter des Oszillators verbun den ist.
Zur Überwachung der Oszillatorschaltung genügt eine einfache Überwachungsvorrichtung an Stelle einer marginalen Überwachungsvorrichtung.
Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist zur Überwachung der Oszillatorschaltung die Er regerwicklung eines Überwachungsrelais in den An odenkreis der Oszillatorröhre geschaltet, während die Gittervorspannung der Röhre aus einer festen Vor spannung und einer Spannung zusammengesetzt ist, die einem Anzapfpunkt des Ausgangskreises der am Oszillatorausgang liegenden Gleichrichterschaltung entnommen ist.
In der beiliegenden Zeichnung ist ein Ausführungs beispiel einer Oszillatorschaltung gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt: Fig. 1 das Schaltschema der Oszillatorschaltung und Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise des in Fig. 1 angegebenen Oszil- lators.
Fig. 1, zeigt eine von einem Quarzkristall 1 in der Frequenz stabilisierte Oszillatorschaltung nach der Erfindung, die vorteilhaft als Steueroszillator bei Trägerfrequenzfernsprechsystemen Anwendung finden kann.
In der Zeichnung bezeichnet 2 eine als Oszillator geschaltete Pentode, deren Kathode über einen von einem Kondensator 3 überbrückten Widerstand 4 an Erde liegt, während das Schirmgitter über einen Wider stand 5 mit der Plusklemme 6 einer Anodenspannungs- quelle verbunden ist, deren Minusklemme mit Erde verbunden ist.
Die Anode der Pentode 2 ist über die Reihenschaltung eines auf die Oszillatorfrequenz ab gestimmten Schwingungskreises 8 und einer Spule 9 mit der Plusklemme 6 der Anodenspannungsquelle verbunden, während die Oszillatorspannung den Klemmen 10, 11 einer Spule 12 entnommen wird, die mit der Kreisspule 13 des Schwingungskreises B ge koppelt ist.
Mit dem Verbindungspunkt des Schwingungs kreises 8 und der Spule 9 ist der Rückkopplungskreis der Oszillatorschaltung verbunden, der aus einem von einem Kondensator 14 überbrückten Spannungsteiler besteht. Der Spannungsteiler enthält die Reihenschal tung eines Kondensators 15, des Quarzkristalls 1 und eines Kondensators 16, wobei die dem Verbindungs punkt des Quarzkristalls 1 und eines Kondensators 16 entnommene Rückkopplungsspannung über einen Reihenwiderstand 17 dem Steuergitter der Pentode 2 zugeführt wird. Dabei wird die Oszillatorfrequenz von der Reihenresonanzfrequenz des Quarzkristalls 1 be stimmt, die in der dargestellten Schaltungsanordnung 84 kHz beträgt.
Zur Regelung der Amplitude der Oszillatorspan- nung ist parallel zum Kondensator 16 eine veränder liche Impedanz 18 geschaltet, die aus zwei in Reihe geschalteten Gleichrichterzellen 19, 20 besteht, deren Verbindungspunkt über einen Kopplungskondensator 21 und den Reihenwiderstand 17 mit dem Steuergitter der Pentode 2 verbunden ist.
Von diesen in Reihe ge schalteten Gleichrichterzellen 19, 20 ist das eine Ende mit dem Ausgangskreis 22 einer über eine Spule 23 an die Kreisspule 13 angeschlossenen Gleichrichterschalt- anordnung 24 und das andere Ende mit einer konstan ten Bezugsspannungsquelle verbunden, die aus einer gasgefüllten Röhre 25 besteht, die über einen Wider stand 26 mit der Plusklemme 6 der Anodenspannungs- quelle verbunden ist.
Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung wird zur Amplitudenregelung der Wert der Rückkopplungs spannung durch die in den Steuergitterkreis geschaltete veränderliche Impedanz 18 geregelt. Der Wert dieser Impedanz wird von dem Spannungsunterschied zwi schen der Ausgangsspannung der Gleichrichterschalt- anordnung 24 und der der gasgefüllten Röhre 25 ent nommenen Bezugsspannung bestimmt, wobei die letztere beispielsweise 85 V beträgt.
Nimmt die Oszil- latorspannung zu, so nimmt infolgedessen die Diffe renzspannung gleichfalls zu, was eine dieser Amplitu- denzunahme entgegenwirkende Abnahme der verän derlichen Impedanz 18, die einen Teil des im Rück kopplungskreis liegenden Spannungsteilers 15, 1, 16 bildet, zur Folge hat, während umgekehrt eine Ab nahme der Oszillatorspannung eine Zunahme der ver änderlichen Impedanz zur Folge hat, die der Abnahme der Oszillatorspannung entgegenwirkt.
Die Einstellung der Oszillatorröhre 2, die im dargestellten Ausfüh rungsbeispiel in Klasse A geschaltet ist, wird hierbei nicht beeinflusst.
Die angegebene Amplitudenregelung bei der be schriebenen Oszillatorschaltungsanordnung ist beson ders wirkungsvoll; dies sei jetzt an Hand der in Fig. 2 dargestellten Spannungskennlinie näher erläutert. In der graphischen Darstellung ist die den Klemmen 10 und 11 der Spule 12 entnommene Ausgangsspannung Vu in Abhängigkeit von der sich über dem Rückkopp lungskreis 14, 15, 1, 16 ergebenden Spannung Vt auf getragen, wobei die letztere durch Änderung der Steilheit der Röhre, beispielsweise durch Änderung der Speisespannung, geändert werden kann.
Wird die dem Rückkopplungskreis entnommene Spannung auf einem Spannungsbereich von 20 dB von V t, auf V t, herabgesetzt, so nimmt die Oszillator- spannung Vu nur um 0,1 bis 0,2 dB ab, während sie bei weiterer Herabsetzung der Spannung Vt praktisch jäh auf den Wert Null herabfällt, denn der Oszillator hört bei dieser Spannung Vt, plötzlich zu schwingen auf.
Aus dieser Figur ist somit ersichtlich, dass sogar sehr grosse Änderungen der sich am Rückkopplungs kreis 14, 15, 1, 16 ergebenden Spannung Vt praktisch nicht auf die Oszillatorspannung einwirken, dass diese jedoch bei einer gewissen Grenzspannung Vt, plötzlich auf den Wert Null herabfällt.
Zur Erläuterung ist nachstehend die Abhängigkeit der Oszillätorspannung Vu von den praktisch mög lichen Änderungen der Speisespannung, der Heiz- spannung, der Belastung und der Temperatur an gegeben.
EMI0002.0061
Speisespannungsänderung <SEP> Amplitudenänderung
<tb> 205-235 <SEP> V <SEP> 0,03 <SEP> dB
<tb> Heizspannungsänderung
<tb> 5,3-7,3 <SEP> V <SEP> 0,025 <SEP> dB
<tb> Belastungsänderung <SEP> Amplitudenänderung
<tb> 100-1200 <SEP> Ohm <SEP> 0,01 <SEP> dB
<tb> Temperaturänderung
<tb> 25-45 <SEP> C <SEP> 0,03 <SEP> dB Die Oszillatorfrequenz wird von der Amplituden regelung nicht nennenswert beeinflusst. Das Auftreten von Harmonischen, insbesondere von geraden Harmo nischen, wird bei der beschriebenen Oszillatorschaltung weitgehend beschränkt.
Die Tatsache, dass beim Schwingen der Oszillator- schaltung die Oszillatorspannung innerhalb sehr enger Grenzen konstant bleibt, macht die Überwachung be sonders einfach.
Zur Überwachung der Oszillatorschaltung liegt im Anodenkreis der Oszillatorröhre 2 die Erregerwick lung 29 eines Überwachungsrelais mit einem Ruhe kontakt 30, die eine Alarmvorrichtung 31 steuert, wäh rend ein Anzapfpunkt des Ausgangswiderstandes 27 der Gleichrichterschaltung über einen Widerstand 28 mit dem Steuergitter der Oszillatorröhre verbunden ist.
Die Alarmvorrichtung 31 wird beim Wegfallen der Oszillatorspannung wirksam, denn das Wegfallen der Oszillatorspannung bewirkt einen Wegfall der Span nung am Ausgangswiderstand 27 der Gleichrichter schaltung 24, was zur Folge hat, dass die Gittervor- spannung der Röhre und somit auch der Anodenstrom der Röhre 2 abnimmt; diese Anodenstromabnahme bewirkt, dass das Überwachungsrelais abfällt und die Alarmvorrichtung 31 betätigt. An die Überwachungs apparatur brauchen dabei keine besonderen Anforde rungen gestellt zu werden.
An dieser Stelle sei bemerkt, dass an Stelle des A- Betriebes auch eine andere Röhreneinstellung möglich ist, beispielsweise der B- oder C-Betrieb.
Schliesslich werden nachstehend die wichtigsten Angaben der in Fig. 1 dargestellten Oszillatorschaltung aufgeführt: Pentode 2: E83F Gleichrichterzellen 19, 20:<B>0A73</B> Gasgefüllte Röhre<B>25:</B> 85 A 2 Brennspannung: 85 V L9: <I>60</I> m1 C14: 20000 pF C15: 300 pF C18: 1000 pF Q des Kristalls:<B>25000</B> Übersetzungsverhältnis der Spulen 23 und 13: 2:1.
Der aus den Gleichrichterzellen bestehende ver änderliche Widerstand schwankt zwischen etwa 100 kOhm bis 500 Ohm.
Oscillator circuit with a feedback amplifier tube The invention relates to an oscillator circuit with a feedback amplifier tube, in which the feedback voltage is fed to the control grid circuit of the amplifier tube via a series circuit which determines the oscillator frequency, the control grid circuit containing an impedance which can be varied for the purpose of amplitude regulation.
In practice, there is a need for various applications to have available oscillator circuits in which the amplitude of the oscillator voltage is kept constant within narrow limits. For example, in the case of control oscillators in carrier-frequency telephone systems, the C. C. I. F. requires that the oscillator voltage remains constant within 0.5 dB of the nominal amplitude level.
In order to ensure in such applications that the oscillator voltage does not exceed the narrow amplitude limits of 0.5 dB, sensitive and consequently complicated monitoring devices are used that respond when the above-mentioned 0.5 dB limit is exceeded (so-called marginal monitoring devices).
For example, an alarm device is actuated and / or a switchover to a reserve oscillator is brought about automatically.
The aim of the invention is to create a particularly advantageous oscillator circuit of the type mentioned in the opening paragraph, in which the above-mentioned strict requirements with regard to the amplitudes are constantly met.
According to the invention, the variable impedance consists of at least two series-connected rectifier cells, one end of this series circuit being connected to the output circuit of a rectifier circuit connected to the oscillator output and the other end being connected to a constant reference voltage source, while the connection point the series-connected rectifier cells are connected to the control grid of the oscillator.
A simple monitoring device instead of a marginal monitoring device is sufficient for monitoring the oscillator circuit.
In a particularly advantageous embodiment, the excitation winding of a monitoring relay is connected to the an odenkreis of the oscillator tube to monitor the oscillator circuit, while the grid bias of the tube is composed of a fixed voltage and a voltage that is taken from a tap of the output circuit of the rectifier circuit located at the oscillator output is.
The accompanying drawing shows an exemplary embodiment of an oscillator circuit according to the invention, specifically showing: FIG. 1 the circuit diagram of the oscillator circuit and FIG. 2 a voltage diagram to explain the mode of operation of the oscillator indicated in FIG.
1 shows an oscillator circuit according to the invention which is stabilized in frequency by a quartz crystal 1 and which can advantageously be used as a control oscillator in carrier-frequency telephone systems.
In the drawing, 2 denotes a pentode connected as an oscillator, the cathode of which is connected to earth via a resistor 4 bridged by a capacitor 3, while the screen grid is connected to the positive terminal 6 of an anode voltage source via a resistor 5, the negative terminal of which is connected to earth is.
The anode of the pentode 2 is connected to the positive terminal 6 of the anode voltage source via the series connection of a resonant circuit 8 and a coil 9 tuned to the oscillator frequency, while the oscillator voltage is taken from the terminals 10, 11 of a coil 12 that is connected to the circular coil 13 of the resonant circuit B is coupled.
The feedback circuit of the oscillator circuit, which consists of a voltage divider bridged by a capacitor 14, is connected to the connection point of the oscillation circuit 8 and the coil 9. The voltage divider contains the series circuit of a capacitor 15, the quartz crystal 1 and a capacitor 16, the feedback voltage taken from the connection point of the quartz crystal 1 and a capacitor 16 is fed to the control grid of the pentode 2 via a series resistor 17. The oscillator frequency is determined by the series resonance frequency of the quartz crystal 1, which is 84 kHz in the circuit arrangement shown.
To regulate the amplitude of the oscillator voltage, a variable impedance 18 is connected in parallel to the capacitor 16 and consists of two rectifier cells 19, 20 connected in series, the connection point of which is connected to the control grid of the pentode 2 via a coupling capacitor 21 and the series resistor 17 .
Of these series-connected rectifier cells 19, 20, one end is connected to the output circuit 22 of a rectifier switching arrangement 24 connected to the circular coil 13 via a coil 23 and the other end to a constant reference voltage source consisting of a gas-filled tube 25 which was connected to the positive terminal 6 of the anode voltage source via a resistor 26.
In the circuit arrangement described, the value of the feedback voltage is regulated by the variable impedance 18 connected into the control grid circuit for amplitude regulation. The value of this impedance is determined from the voltage difference between the output voltage of the rectifier switching arrangement 24 and the reference voltage taken from the gas-filled tube 25, the latter being 85 V, for example.
If the oscillator voltage increases, the differential voltage also increases as a result, which results in a decrease in the variable impedance 18 which counteracts this increase in amplitude and which forms part of the voltage divider 15, 1, 16 in the feedback circuit, while conversely a decrease in the oscillator voltage results in an increase in the variable impedance that counteracts the decrease in the oscillator voltage.
The setting of the oscillator tube 2, which is switched to class A in the exemplary embodiment shown, is not affected here.
The specified amplitude control in the oscillator circuitry be written is particularly effective; this will now be explained in more detail with reference to the voltage characteristic shown in FIG. In the graph, the output voltage Vu taken from the terminals 10 and 11 of the coil 12 is plotted as a function of the voltage Vt resulting across the feedback circuit 14, 15, 1, 16, the latter by changing the slope of the tube, for example by changing the supply voltage.
If the voltage taken from the feedback circuit is reduced to a voltage range of 20 dB from V t, to V t, then the oscillator voltage Vu only decreases by 0.1 to 0.2 dB, whereas if the voltage Vt is reduced further, it is practical falls abruptly to zero, because the oscillator suddenly stops oscillating at this voltage Vt.
From this figure it can thus be seen that even very large changes in the voltage Vt resulting from the feedback circuit 14, 15, 1, 16 have practically no effect on the oscillator voltage, but that at a certain limit voltage Vt it suddenly drops to zero.
For explanation, the dependence of the oscillator voltage Vu on the practically possible changes in the supply voltage, the heating voltage, the load and the temperature is given below.
EMI0002.0061
Change in supply voltage <SEP> change in amplitude
<tb> 205-235 <SEP> V <SEP> 0.03 <SEP> dB
<tb> Change in heating voltage
<tb> 5.3-7.3 <SEP> V <SEP> 0.025 <SEP> dB
<tb> Change in load <SEP> Change in amplitude
<tb> 100-1200 <SEP> Ohm <SEP> 0.01 <SEP> dB
<tb> temperature change
<tb> 25-45 <SEP> C <SEP> 0.03 <SEP> dB The oscillator frequency is not significantly influenced by the amplitude control. The occurrence of harmonics, in particular even harmonics, is largely limited in the described oscillator circuit.
The fact that the oscillator voltage remains constant within very narrow limits when the oscillator circuit oscillates makes monitoring particularly easy.
To monitor the oscillator circuit is in the anode circuit of the oscillator tube 2, the Erregerwick development 29 of a monitoring relay with a break contact 30, which controls an alarm device 31, while a tap of the output resistor 27 of the rectifier circuit is connected via a resistor 28 to the control grid of the oscillator tube.
The alarm device 31 becomes effective when the oscillator voltage drops out, because the drop out of the oscillator voltage causes the voltage at the output resistor 27 of the rectifier circuit 24 to drop, which means that the grid bias of the tube and thus also the anode current of tube 2 decrease ; this anode current decrease causes the monitoring relay to drop out and the alarm device 31 to be activated. No special requirements need to be placed on the monitoring equipment.
At this point it should be noted that instead of the A mode, a different tube setting is also possible, for example the B or C mode.
Finally, the most important details of the oscillator circuit shown in FIG. 1 are listed below: Pentode 2: E83F rectifier cells 19, 20: <B> 0A73 </B> Gas-filled tube <B> 25: </B> 85 A 2 Operating voltage: 85 V L9: <I> 60 </I> m1 C14: 20000 pF C15: 300 pF C18: 1000 pF Q of the crystal: <B> 25000 </B> Transmission ratio of coils 23 and 13: 2: 1.
The variable resistance consisting of the rectifier cells fluctuates between about 100 kOhm to 500 Ohm.