CH350020A - Elektrischer Oszillator mit wenigstens einem Transistor - Google Patents

Elektrischer Oszillator mit wenigstens einem Transistor

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CH350020A
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Stutz Dr Theo
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02MAPPARATUS FOR CONVERSION BETWEEN AC AND AC, BETWEEN AC AND DC, OR BETWEEN DC AND DC, AND FOR USE WITH MAINS OR SIMILAR POWER SUPPLY SYSTEMS; CONVERSION OF DC OR AC INPUT POWER INTO SURGE OUTPUT POWER; CONTROL OR REGULATION THEREOF
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    • HELECTRICITY
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    • H03K3/00Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
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    • H03K3/26Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/30Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback using a transformer for feedback, e.g. blocking oscillator

Description


  Elektrischer     Oszillator    mit wenigstens einem Transistor    Die vorliegende Erfindung betrifft einen elektri  schen     Oszillator,    das heisst, ein Gerät zur Umwand  lung von Gleichstrom in einen Wechselstrom, von  dem vor allem die Frequenz interessiert. Die Ent  wicklung solcher     Oszillatoren    ist eine der häufigsten.  Aufgaben der elektronischen Nachrichtentechnik und  dementsprechend sind viele Lösungen bekanntgewor  den.

   Trotzdem besteht nach wie vor ein grosses Inter  esse für verbesserte     Oszillatoren,    weil einerseits die  Anforderungen an die     Frequenzstabilität    steigen und  anderseits beim Ersatz von Elektronenröhren durch  Transistoren sich die bisher gebräuchlichen Schal  tungen nicht mehr als die günstigsten erweisen.  



  Die bisherige Theorie über derartige     Oszillatoren     zur Erzeugung eines möglichst rein     sinusförmigen     Wechselstromes setzte ein streng lineares Verhalten  der verwendeten Schaltelemente voraus, was in den  bisher bekannten Schaltungen mehr oder weniger  gut angenähert wurde. Nur zur Stabilisierung der  Schwingungsamplitude musste man schon bisher min  destens ein     nichtlineares    Schaltelement verwenden.

    Man konnte jedoch dessen Einfluss auf die     frequenz-          bestimmenden    Elemente des     Oszillators    derart klein  halten, dass die Anwesenheit einer     Nichtlinearität    zur  Begrenzung der Schwingungserregung     vernachlässig-          bar    wurde. Bei vielen bekannten Schaltungen ist  z. B. dieses nichtlineare Schaltelement nur für lang  fristige Betrachtungen nichtlinear, kurzfristig ist es  zu träge, um die Dauer der einzelnen Schwingungen  beeinflussen zu können. Es sorgt nur dafür, dass das  bezüglich der erzeugten Schwingungsleistung labile  Verhalten des der linearen Theorie entsprechenden       Oszillators    stabil wird.  



  Im Gegensatz zu dieser stetigen Betriebsart der  aktiven Schaltelemente, bei der im verwendeten Be  triebsbereich im wesentlichen die gesteuerten Grössen    linear von den steuernden abhängig sind, ist es in  der Impulstechnik ein seit langem bekanntes Prinzip,  die aktiven Schaltelemente, wie beispielsweise Elek  tronenröhren oder Transistoren, nur als Schalter zu  verwenden und von der Möglichkeit, einer konti  nuierlich aussteuerbaren Widerstandsänderung gar  nicht Gebrauch zu machen. Die Aussteuerung nimmt  dann immer einen von zwei bestimmten Werten an,.  und der Übergang dazwischen wird möglichst kurz  gehalten. Ein wesentlicher Vorteil dieser Betriebsart  liegt darin, dass die beiden     Aussteuerungszustände    so  gewählt werden können, dass störende Einflüsse, wie  Alterung und Temperaturschwankungen, keine Rolle  mehr spielen.

   Besonders bei der Verwendung von  Transistoren lässt sich ein     Kurzschlusszustand    er  reichen, dessen restliche Impedanz so klein gegen  über dem Lastwiderstand ist, dass durch Stör  einflüsse bedingte Änderungen dieser     Kurzschluss-          aussteuerung    praktisch wirkungslos sind. Ebenso  lassen sich Röhren und Transistoren so weit sperren,  dass der     restliche    Leitwert     vernachlässigbar    klein ge  genüber der Last ist. Weitere Vorteile dieser Be  triebsart hängen mit dem Umstand zusammen, dass  sich die Schaltelemente viel weniger erwärmen und  so grössere Leistungen mit besserem Wirkungsgrad  verarbeiten können.  



  Aus diesem Grundkonzept heraus sind in der  Impulstechnik verschiedene Schaltungen     zür    Erzeu  gung von periodisch sich folgenden Impulsen be  kanntgeworden. Sie enthalten jedoch, im Gegensatz  zu den klassischen     Normalfrequenzoszillatoren,    nicht  einen frei schwingenden und unter den günstigsten  Bedingungen     entdämpften    Schwingungskreis     als          frequenzbestimmendes    Element, sondern beruhen  auf einem einfachen Entladungsvorgang. Die bisher  bekannten Impulsgeneratoren erreichen daher auch      nicht die hohe     Frequenzstabilität    der besten Normal  frequenzoszillatoren.  



  Der elektrische     Oszillator    gemäss der Erfindung  enthält mindestens einen Transistor, einen     frequenz-          bestimmenden    Schwingungskreis und eine in dem  vom Transistor gesteuerten Ausgangsstromkreis lie  gende elektrische Energiequelle, welche über den  Transistor Energie an den Schwingungskreis liefern  kann.

   Das Neue des     Oszillators    besteht im wesent  lichen darin, dass im Steuerstromkreis des Transistors  ein elektrisches Schaltungselement mit einer Kenn  linie mit Sättigungscharakter von praktisch recht  winkligem Verlauf liegt, zwischen welchem Schal  tungselement und dem Schwingungskreis eine solche  Kopplung vorhanden ist, dass das Schaltungselement  durch die Schwingungen des Schwingungskreises       sättigbar    ist, damit der Transistor jeweils nur wäh  rend der     verhältnismässig    kurzen Zeitdauer der Um  polarisierung des Schaltungselementes vom einen  Sättigungswert zum andern leitend wird und Energie  an den Schwingungskreis überträgt, sonst aber sperrt.  



       Zweckmässigerweise    können zwei Transistoren  vorhanden sein und im Gegentakt arbeiten, derart,  dass jeweils bei der     Umpolarisierung    des Schaltungs  elementes im einen Sinn der erste und bei der Um  polarisierung im andern Sinn der zweite Transistor  elektrische Energie an den Schwingungskreis über  trägt.  



  In der beigefügten Zeichnung sind einige  Ausführungsbeispiele des Erfindungsgegenstandes  schematisch veranschaulicht.  



       Fig.    1 zeigt die Schaltung des einfachsten Aus  führungsbeispiels mit nur einem Transistor.  



       Fig.    2 bis 5 stellen je die Schaltung eines     Oszilla-          tors    mit zwei im Gegentakt arbeitenden Transistoren  dar.  



  Der in     Fig.    1 dargestellte     Oszillator    weist einen  einzigen Transistor 10 auf, in dessen Ausgangsstrom  kreis ein elektrischer     Parallelschwingungskreis    liegt,  der aus zwei in Reihe miteinander geschalteten     Spu-          lenwicklungen    11 und 12 sowie einem Kondensator  13 besteht.

   Der Schwingungskreis 11, 12, 13 dient  als     frequenzbestimmendes    Schwingungsgebilde des       Oszillators.    Während die eine Wicklung 11 einen  magnetischen Kern 14 mit im benutzten Arbeits  bereich linearer     Magnetisierungskurve    enthält, ist  die andere Wicklung 12 auf einem Kern 15 mit  praktisch     rechtwinklig    verlaufender     Magnetisierungs-          kurve    angeordnet, das heisst auf einem     Kern,    der  durch den Schwingstrom des Schwingungskreises 11,  12, 13     sättigbar    ist. Ebenfalls im Ausgangsstrom  kreis des     'Transistors    10 liegt eine elektrische Ener  giequelle 16, z.

   B. eine Batterie. Anstelle einer Bat  terie könnte aber ebensogut ein mit einem Gleich  richter versehenes Gerät zum Anschluss an ein  Wechselstromnetz vorhanden sein. Im Steuerstrom  kreis des Transistors 10 befindet sich eine Induk  tionswicklung 17, die auf dem     sättigbaren    Kern 15  angeordnet und mit der Wicklung 12 praktisch nur  über diesen Kern 15 gekoppelt ist. Die Polarität der    Wicklung 17 ist derart, dass über die Wicklungen  12 und 17 eine positive Rückkopplung vom Aus  gangsstromkreis des Transistors 10 zu dessen Steuer  stromkreis eintritt.  



  Die beschriebene Schaltung unterscheidet sich  von bekannten     Selbsterregerschaltungen    im wesent  lichen durch den     sättigbaren    Kern 15, welcher die  Rückkopplung zwischen der Induktionswicklung 17  und der als Rückkopplungswicklung dienenden       Schwingspulenwicklung    12 gewährleistet und das  Arbeiten des Transistors 10 als Schalter ermöglicht.  



  Die Wirkungsweise des beschriebenen     Oszillators     ist kurz wie folgt: Wenn der     Oszillator    schwingt, so  pendelt im Schwingungskreis 11, 12, 13 ein gewis  ser Energieinhalt ständig zwischen zwei Energie  formen hin und her, nämlich der elektrostatischen  und der elektromagnetischen (analog der potentiellen  und der kinetischen Energie eines mechanischen  Schwingungsgebildes). Während des grössten zeit  lichen Anteiles der positiven und der negativen Halb  welle des Stromes durch die Wicklung 12 ist der  Kern 15 in der einen bzw. der andern Richtung ge  sättigt, so dass während dieser Zeitspanne der ma  gnetische Fluss im Kern 15 sich praktisch nicht än  dert und auf dem Sättigungswert bleibt.

   In der Wick  lung 17 wird während dieser Zeitdauer auch keine  Spannung induziert, weshalb der Transistor 10 ge  sperrt ist, das heisst, im Ausgangsstromkreis einen  verhältnismässig grossen elektrischen Widerstand dar  stellt. Die Batterie 16 ist demzufolge praktisch ein  polig vom Schwingungskreis 11, 12, 13 abgeschaltet,  welcher daher nicht gedämpft wird. Im Augenblick  des Nulldurchganges des Stromes in der Wicklung  12 des Schwingungskreises wird jedoch der Kern  15 von dem einen Sättigungswert des magnetischen  Flusses zum andern ummagnetisiert, was in einer im  Vergleich zur Schwingungsperiode kurzen Zeitdauer  erfolgt. Während dieser     Ummagnetisierung    wird in  der Wicklung 17 ein Spannungsimpuls induziert, der  - je nach seiner Polarität - entweder den Tran  sistor 10 nicht beeinflusst oder aber kurzzeitig lei  tend macht.

   Im letzteren Fall stellt der Transistor  10 im Ausgangsstromkreis einen verhältnismässig       kleinen    elektrischen Widerstand dar, über welchen  die Batterie 16 parallel zum Kondensator 13 des  Schwingungskreises geschaltet wird, so dass die elek  trische Ladung des Kondensators 13 wieder ergänzt  wird. Sofort nach der     Ummagnetisierung    des Kernes  15 wird die Batterie 16 mittels des Transistors 10  wieder vom Schwingungskreis abgeschaltet, wodurch  eine freie und praktisch nur durch die Verluste des  Schwingungskreises gedämpfte Schwingung in letz  terem möglich ist.

   Nach jeder Schwingungsperiode  wiederholen sich die beschriebenen Vorgänge, so dass  praktisch     ungedämpfte    Schwingungen erzeugt wer  den, deren Amplitude sich automatisch auf den Wert  der Spannung der Batterie 16 einreguliert.  



  Das in     Fig.2    dargestellte Ausführungsbeispiel  des Erfindungsgegenstandes unterscheidet sich vom  beschriebenen hauptsächlich dadurch, dass zwei      Transistoren 10 und 20 in Gegentaktschaltung vor  handen sind. Die Schwingspule des Schwingungs  kreises besteht jetzt aus drei Wicklungen 11, 21  und 112, deren     letztere    eine     Mittelanzapfung    besitzt  und auf dem     sättigbaren    Kern 15 angeordnet ist.  Die beiden andern Wicklungen 11 und 21 sind auf  einem Kern 14 mit linearer     Magnetisierungskurve     angeordnet. In den Steuerstromkreisen der beiden  Transistoren 10 und 20 liegen Induktionswicklungen  17 bzw. 27, welche ebenfalls auf dem     sättigbaren     Kern 15 aufgewickelt sind.

   Die als Energiequelle  dienende Batterie 16 ist für beide Transistoren ge  meinsam.  



  Die bisher beschriebene Schaltung gemäss     Fig.    2  arbeitet analog wie diejenige nach     Fig.    1, mit dem  einzigen Unterschied, dass nicht nur nach jeder  vollen Schwingungsperiode, sondern nach jeder  halben Periode Energie aus der Batterie 16 an den  Schwingungskreis 11, 112, 21, 13 nachgeliefert wird.  Während des grössten zeitlichen Teils der Schwin  gungsperiode sind beide Transistoren 10 und 21 ge  sperrt, das heisst, sie stellen verhältnismässig hohe  elektrische Widerstände dar.

   Beim     Ummagnetisie-          ren    des Kernes 15 vom einen Sättigungswert des  magnetischen Flusses zu dem andern wird vorüber  gehend und kurzzeitig der Transistor 10 leitend, um  den positiven Pol der Batterie mit dem einen Ende  des Schwingungskreises zu verbinden, während beim       Ummagnetisieren    des Kernes 15 in umgekehrtem  Sinn der Transistor 20 vorübergehend und kurzzeitig  leitend wird, um dadurch den positiven Pol der  Batterie 16 mit dem andern Ende des Schwingungs  kreises zu verbinden.  



  Gemäss     Fig.    2 ist parallel zum Kondensator 13  des Schwingungskreises noch ein elektromechanisches  Schwingungsgebilde 30 angeschlossen, das in schema  tischer Weise durch sein elektrisches Ersatzschema  dargestellt ist, welches eine Spule 31 und einen  Kondensator 32 in Parallelschaltung aufweist. Der  artige     Schwingungsgebilde    30 sind an sich für     Oszil-          latoren    bekannt und dienen zur Erhöhung der  Stabilität der Schwingungsfrequenz, wie das z. B.  bei einem     Quarzoszillator    oder einem Stimmgabel  oszillator der Fall ist.

   Selbstverständlich wäre es  möglich, auch beim Ausführungsbeispiel gemäss       Fig.    1 ein solches elektromechanisches Schwingungs  gebilde 30 an den rein elektrischen Schwingungs  kreis anzuschliessen, um die     Frequenzstabilität    des       Oszillators    noch zu erhöhen. Dasselbe gilt für die  noch zu     beschreibenden,    übrigen Ausführungs  beispiele.  



  Der in     Fig.    3 dargestellte     Oszillator    unterschei  det sich von demjenigen gemäss     Fig.    2 einmal durch       Weglassen    des elektromechanischen Schwingungs  gebildes 30. Ferner sind im Schwingungskreis noch  zwei zusätzliche Wicklungen 35 und 36 enthalten,  deren eine auf dem     sättigbaren    Kern 15 und deren  andere auf dem Kern 14 mit linearer     Magnetisie-          rungskurve    angeordnet ist.

   Beide Wicklungen 35 und  36 liegen in Reihe miteinander und mit dem Kon-         densator    13 des Schwingungskreises, damit sie nicht  nur vom Schwingstrom, sondern auch von dem zur  Energienachlieferung an den Kondensator 13 durch  den jeweils leitenden Transistor 10 bzw. 20 durch  flossen werden. Die Wicklung 36 ist über den Kern  14 mit den Wicklungen 11 und 21 des Schwingungs  kreises magnetisch gekoppelt, während die Wicklung  35 praktisch nur über den     sättigbaren    Kern 15 mit  den Induktionswicklungen 17 und 27 gekoppelt ist.    Die beiden zusätzlichen Wicklungen 35 und 36  ermöglichen in der beschriebenen Schaltung eine       Impedanztransformation    zur Anpassung zwischen  der Belastungsimpedanz der Transistoren 10 und 20  und der Schwingungsimpedanz des Schwingungs  kreises.

   Bei geeigneten     Windungszahlen    und entspre  chendem     Windungssinn    der Wicklungen 35 und 36  kann die Schwingungsimpedanz des Schwingungs  kreises unabhängig von der Belastungsimpedanz der  Transistoren optimal dimensioniert werden.

   Macht  man das Verhältnis der     Windungszahl    der Wicklung  36 zu den     Windungszahlen    der Wicklungen 11 und  21 grösser oder kleiner als das Verhältnis der     Win-          dungszahl    der Wicklung 35 zur     Windungszahl    der  Wicklung 112, so     ergibt    sich zudem eine positive  oder eine negative Rückkopplung zwischen dem  Ausgangsstromkreis der Transistoren 10 und 20  und deren Steuerstromkreisen.

   Im Gegensatz zu der  mit Bezug auf     Fig.    1 erwähnten, dem ganzen Schwin  gungsvorgang zugrunde liegenden Rückkopplung  mittels der Wicklung 12 wirkt die durch die Wick  lungen 35 und 36 erzeugte Rückkopplung momen  tan, indem der zur Energienachlieferung an den  Kondensator 13 durch den im Augenblick wirk  samen Transistor fliessende Strom auch durch die  Wicklungen 35 und 36 fliesst und dadurch teils direkt,  teils zufolge Induktion in den Wicklungen 11 und 21  und über die Wicklung 112 auf den     sättigbaren    Kern  15 einwirkt, der über die Induktionswicklung 17  bzw. 27 den Steuerstromkreis des gerade wirksamen  Transistors 10 bzw. 20 beeinflusst.  



  Im übrigen ist die Wirkungsweise des     Oszillators     nach     Fig.    3 gleich wie mit Bezug auf     Fig.    2 beschrie  ben     wordlen    ist.  



  Im einen     Extremfall    kann die     Windungszahl    der  Wicklung 35 Null sein. Dann ruft der zum Nach  laden des Kondensators 13 durch die Wicklung 36       fliessende    Strom jeweils in den Wicklungen 11 und  21 eine Induktion hervor, welche über die Wick  lung 112 auf den Kern 15 einwirkt und eine momen  tane positive Rückkopplung des arbeitenden Tran  sistors hervorruft, sofern die Wicklungen 11,21 und  36 gleichen     Windungssinn    haben. Im andern Extrem  fall kann die     Windungszahl    der Wicklung 36 Null  sein.

   Um jetzt wieder eine positive momentane Rück  kopplung durch den zum Nachladen des     Kondensa-          tors    13 dienenden Strom zu erreichen, muss der     Win-          dungssinn    der Wicklung 35 demjenigen der Wicklung  112 entgegengesetzt sein. In den beiden genannten  Extremfällen können die     Impedanztransformation         und der Grad der Rückkopplung nicht mehr unab  hängig voneinander gewählt werden.  



  Beim Ausführungsbeispiel des     Oszillators    gemäss       Fig.    4 sind wieder zwei Transistoren 10 und 120 vor  handen, die im Gegentakt arbeiten. Die Steuerstrom  kreise dieser Transistoren erhalten eine gemeinsame       Induktionswicklung    17, welche auf dem     sättigbaren     Kern 15 angeordnet ist. Um dennoch das Funktio  nieren der Transistoren im Gegentakt zu ermög  lichen, sind dieselben komplementär, das heisst, der  Transistor 10 ist ein     pnp-Transistor,    während der  andere 120 ein     npn-Transistor    ist. Daraus ergibt sich  dann die Notwendigkeit von zwei Energiequellen,  z. B.

   Batterien 16 und 26, deren eine im Ausgangs  stromkreis des Transistors 10 und deren andere im  Ausgangsstromkreis des Transistors 120 liegt. Der  Schwingungskreis besteht aus dem Kondensator 13,  einer auf dem     sättigbaren    Kern 15 angeordneten  Rückkopplungswicklung 12 und einer zweiten Wick  lung 38 auf dem Kern 14 mit linearer     Magnetisie-          rungskurve.    Die Wicklung 38 ist mit einer     Anzapfung     versehen. Der in Reihe mit dem Kondensator 13 lie  gende Teil der Wicklung 38 wirkt gleich wie die  Wicklung 36 des vorher beschriebenen Beispiels.

    Durch Veränderung der Stelle der     Anzapfung    an  der Wicklung 38 lassen sich analoge Wirkungen be  züglich der     Impedanztransformation    und Rückkopp  lung erreichen wie mit Bezug auf die Wicklung 36 in       Fig.    3 beschrieben worden ist, wobei allerdings der  Rückkopplungsgrad und die     Impedanztransformation     nicht mehr unabhängig voneinander gewählt werden  können. Die Wirkungsweise des beschriebenen     Oszil-          lators    ist im übrigen gleich wie bei den Ausführungs  beispielen nach     Fig.    2 und 3.  



  Während bei allen bisher beschriebenen     Oszilla-          toren    die Kopplung     zwischen    dem Schwingungskreis  und dem     sättigbaren    Kern 15 auf elektrische Weise  mit Hilfe mindestens einer vom Schwingstrom     durch-          flossenen    Rückkopplungswicklung gewährleistet wird,  ist diese Kopplung beim Ausführungsbeispiel nach       Fig.    5 auf magnetische Weise bewerkstelligt.  



  Der     Schwingungskreis    weist einen Kondensator  13 und eine Spule 39 mit     Mittelanzapfung    auf, da  auch bei diesem     Oszillator    zwei Transistoren 10 und  20 in     Gegentaktschaltung    vorhanden sind. Die Wick  lung 39 befindet sich auf einem Kern 14 mit linearer       Magnetisierungskurve    und einem Luftspalt 40, in  welchem praktisch die ganze magnetische Spannung  konzentriert ist. Der Luftspalt 40 ist' durch einen       sättigbaren    Kern 15 überbrückt, auf welchem eine  Induktionswicklung 117 mit     Mittelanzapfung    vor  handen ist. Die beiden Hälften der Wicklung 117  liegen in den Steuerstromkreisen der beiden Tran  sistoren 10 und 20.

   Eine als Energiequelle dienende  Batterie 16 ist zwischen die     Mittelanzapfungen    der  Wicklungen 39 und 117 eingeschaltet.  



  Die Wirkungsweise des     Oszillators    nach     Fig.5     ist wie folgt: Wenn der     Oszillator    schwingt, herrscht  im     Kern    14 ein magnetischer     Wechselfluss,    der teils  den Luftspalt 40 durchsetzt und teils im Kern 15    verläuft und denselben sättigt. Für die in der Wick  lung<B>117</B> auftretende Spannung ist nur der durch  den Kern 15 fliessende Anteil des magnetischen  Flusses massgebend. Solange der Kern 15 jeweils in  der einen oder andern magnetischen Polarität gesät  tigt ist, ändert sich der magnetische Fluss durch die  Wicklung 117 praktisch nicht und wird auch keine  Spannung in dieser Wicklung induziert.

   Die Tran  sistoren 10 und 20 sind dann gesperrt, das heisst, sie  stellen in ihrem Ausgangsstromkreis verhältnismässig  hohe Widerstände dar, die den Schwingungskreis  praktisch nicht dämpfen. Im Augenblick der Um  magnetisierung des Kernes 15, das ist, wenn der  Strom in der Schwingspule 39 jeweils den Nullpunkt  durchläuft, wird in der Wicklung 117 eine Span  nung induziert, die je nach ihrer Polarität und ent  sprechend dem Sinn der     Ummagnetisierung    den  einen oder den andern Transistor 10 bzw. 20 kurz  zeitig und vorübergehend leitend werden lässt. Da  durch wird die Batterie 16 dann an die eine oder  andere Hälfte der Spule 39 angelegt, so dass Energie  an den Schwingungskreis nachgeliefert wird.

   Der  Anteil des durch den     sättigbaren    Kern 15 fliessenden  magnetischen Flusses ist beträchtlich kleiner als der  den Luftspalt 40 durchsetzenden Anteil des magne  tischen Flusses. Innerhalb der Schwingspule 39 ist  der magnetische Fluss daher praktisch gleichwohl       sinusförmig,    so dass die Schwingung des     Oszillators     praktisch keine Verzerrung erleidet.  



  Bei allen beschriebenen Ausführungsbeispielen  arbeiten die Transistoren 10, 20 bzw. 120 als Schal  ter, die die Energiequellen 16 bzw. 26 entweder  vom Schwingungsgebilde abschalten oder mit dem  selben verbinden. Da die     Transistoren    nur zwischen  ihrem geöffneten und gesperrten Zustand umge  steuert werden müssen, spielen in üblichem Rahmen  auftretende Änderungen der Temperatur der Tran  sistoren und der Spannung der Energiequellen prak  tisch keine Rolle hinsichtlich der Arbeitsweise der       Oszillatoren.    Die Stabilität der Schwingungsfrequenz  wird aus diesen Gründen durch die Transistoren  praktisch nicht beeinflusst und ist nur durch die zeit  liche Konstanz der     frequenzbestimmenden    Schwing  kreiselemente,

   beispielsweise des Kondensators und  der Spulen des Schwingungskreises, gegeben. Die be  schriebenen     Oszillatoren    haben daher eine beträcht  lich höhere     Frequenzstabilität    als andere     Oszillato-          ren,    insbesondere solche mit Transistoren. Ein wei  terer Vorteil liegt darin, dass der Wirkungsgrad ein  Mehrfaches desjenigen linearer Schaltungen beträgt,  und bei ausgeführten     Oszillatoren    über<B>900/9</B> betra  gen hat.  



  Nach einem bekannten Lehrsatz der Elektro  technik kann zu jeder elektrischen Schaltung eine  duale angegeben werden, die in gewissen Fällen  allerdings nicht realisierbar ist. Bei dualen Schal  tungen sind Ströme und Spannungen vertauscht. Den  Schaltungen charakteristische Eigenschaften, wie  z. B. die     Frequenzstabilität    der hier beschriebenen       Oszillatoren,    bleiben beim     übergang    zu den dualen.      Schaltungen erhalten. Zu jeder der dargestellten und  beschriebenen     Oszillatorschaltungen    lässt sich nach  den Rezepten der Lehrbücher der theoretischen.  Elektrotechnik eine duale Schaltung angeben, die  auch realisierbar ist.

   Anstelle des     sättigbaren    Kerns  15 mit der Induktionswicklung 17, 27 bzw. 117  tritt dann ein elektrischer Kondensator mit     ferro-          elektrischem        Dielektrikum    und ebenfalls einer Kenn  linie mit Sättigungscharakter von praktisch recht  winkligem Verlauf, das heisst einem     Dielektrikum,     das den gleichen Zusammenhang zwischen     Verschie-          bungsfluss    und elektrischer Feldstärke zeigt, wie ihn  der Kern 15 zwischen dem magnetischen     Induktions-          fluss    und der magnetischen Feldstärke aufweist.

   Als  Beispiel eines solchen     Dielektrikums    kann     Barium-          titanat    genannt werden.  



  Wesentlich ist, dass irgendein elektrisches Schal  tungselement mit einer Kennlinie mit     Sättigungs-          charakter    von praktisch rechtwinkligem Verlauf im  Steuerstromkreis des Transistors bzw. der Tran  sistoren liegt, und dass zwischen diesem Schaltungs  element und dem Schwingungskreis des     Oszillators     eine Kopplung vorhanden ist, durch welche das  Schaltungselement mittels der Schwingungsenergie des  Schwingungsgebildes über den Knick der Kennlinie  hinaus     sättigbar    ist, so dass der Transistor jeweils  nur während der verhältnismässig kurzen Zeitdauer  der Umpolarisierung des Schaltungselementes vom  einen Sättigungswert zum     anndern    leitend wird und  Energie an den Schwingungskreis überträgt,

   sonst  aber sperrt. Die gewünschte Kennlinie kann auch rein  elektronisch, z. B. mit Hilfe von Dioden, erzeugt  werden.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH Elektrischer Oszillator mit wenigstens einem Transistor, einem frequenzbestimmenden Schwin gungskreis und einer in dem vom Transistor ge steuerten Ausgangsstromkreis liegenden elektrischen Energiequelle, welche über den Transistor Energie an den Schwingungskreis liefern kann, dadurch ge kennzeichnet, dass im Steuerstromkreis des Tran sistors ein elektrisches Schaltungselement mit einer Kennlinie mit Sättigungscharakter von praktisch rechtwinkligem Verlauf liegt, zwischen welchem Schaltungselement und dem Schwingungskreis eine solche Kopplung vorhanden ist, dass das Schaltungs element durch die Schwingungen des Schwingungs kreises sättigbar ist,
    so dass der Transistor jeweils nur während der verhältnismässig kurzen Zeitdauer der Umpolarisierung des Schaltungselementes vom einen Sättigungswert zum andern leitend wird und: Energie an den Schwingungskreis überträgt, sonst aber sperrt. UNTERANSPRÜCHE 1. Oszillator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, d'ass das Schaltungselement eine im Steuerstromkreis des Transistors (10, 20 bzw. 120) liegende Induktionswicklung (17, 27 bzw.
    117) und einen zugehörigen magnetischen Kern (15) mit prak tisch rechtwinklig geknickter Magnetisierungskurve aufweist, welcher Kern (15) mit dem Schwingungs kreis derart gekoppelt ist, dass eine periodische Um magnetisierung des Kernes vom einen Sättigungswert des magnetischen Flusses zum andern stattfindet, so dass nur während der im Verhältnis zur Perioden dauer kurzen Zeitdauer der Ummagnetisierung ein Spannungsimpuls in der Induktionswicklung (17, 27 bzw. 117) induziert wird.
    2. Oszillator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der elektrische Schwingungs kreis mindestens zwei Wicklungen (11, 12 bzw. 11, 21, 112 bzw. 38, 12) aufweist, von denen wenig stens eine (11 bzw. 11, 21 bzw. 38) nicht auf dem sättigbaren Kern (15) und wenigstens eine andere (12, 112) auf dem sättigbaren Kern (15) angeordnet ist, und dass die zuletztgenannte Wicklung (12 bzw. 112) mit der Induktionswicklung (17 bzw. 27) prak tisch nur über den sättigbaren Kern (15) gekoppelt ist und als Rückkopplungswicklung dient.
    3. Oszillator nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die nicht auf dem sättigbaren Kern (15) angeordnete Wicklung (11, 21) des Schwingungskreises in Reihe mit der Rückkopplungs wicklung (17 bzw. 27) liegt und mit einer ebenfalls nicht auf dem sättigbaren Kern (15) angeordneten, zusätzlichen Wicklung (36) des Schwingungskreises magnetisch gekoppelt ist, welche zusätzliche Wick lung (36) in Reihe mit dem Kondensator (13) des Schwingungskreises liegt, damit sie nicht nur vom Schwingstrom, sondern auch von dem zur Energie- nachlieferung an den Kondensator (13) durch den.
    Transistor (10 bzw. 20) fliessenden Strom durch flossen wird. 4. Oszillator nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schwingungskreis eine weitere auf dem sättigbaren Kern (15) angeordnete Wick lung (35) aufweist, die in Reihe mit dem Konden sator (13) des Schwingungskreises liegt und mit der Induktionswicklung (17 bzw. 27) praktisch nur über den sättigbaren Kern gekoppelt ist, derart, dass dieser Kern nicht nur vom Schwingstrom, sondern auch von dem zur Energienachlieferung an den Konden sator (13) durch den Transistor (10 bzw. 20) fliessen den Strom magnetisierbar ist.
    5. Oszillator nach Unteranspruch 2, dadurch ge kennzeichnet, dass die nicht auf dem sättigbaren Kern (15) angeordnete Wicklung (11, 21) des Schwingungskreises in Reihe mit der Rückkopplungs wicklung (12 bzw. 112) liegt, dass der Schwingungs kreis zwei zusätzliche Wicklungen (35 und 36) auf weist, die in Reihe miteinander und mit dem Kon densator (13) des Schwingungskreises liegen, damit sie nicht nur vom Schwingstrom, sondern auch von dem zur Energienachlieferung an den Kondensator (13) durch den Transistor (10 bzw.
    20) fliessenden Strom durchflossen werden, und dass die eine zusätz liche Wicklung (36) nicht auf dem sättigbaren Kern (15) angeordnet und mit der zuerstgenannten Wick lung (11, 21) magnetisch gekoppelt ist, während die zweite zusätzliche Wicklung (35) auf dem sättig- baren Kern (15) angeordnet und praktisch nur über diesen mit der Induktionswicklung (17 bzw. 27) gekoppelt ist, das Ganze zum Zwecke, eine Impe- danztransformation zur Anpassung zwischen der Belastungsimpedanz des Transistors (10 bzw. 20) und der Schwingungsimpedanz des Schwingungs kreises herbeizuführen.
    6. Oszillator nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopplung zwischen dem elektrischen Schwingungskreis (13, 39) und dem sättigbaren Kern (15) rein magnetisch ist, indem die Schwingspule (39) einen .Kern (14) mit Luftspalt (40) aufweist, in welchem praktisch die ganze magne tische Spannung konzentriert ist, und der durch den sättigbaren Kern (15) überbrückt ist, so dass durch den letzteren bis zur Sättigung desselben ein Teil des magnetischen Flusses der Schwingspule (39) fliesst.
    7. Oszillator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, d'ass zwei Transistoren (10 und 20 bzw. 10 und 120) vorhanden sind und im Gegentakt arbeiten, derart, dass jeweils bei der Umpolarisierung des zugeordneten Schaltungselementes (15, 17, 27 bzw. 15, 117) im einen Sinn der erste und bei der Umpolarisierung im andern Sinn der zweite Tran sistor elektrische Energie an den Schwingungskreis überträgt. B. Oszillator nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass mit dem elektrischen Schwingungs kreis ein mechanisches Schwingungsgebilde (30) ge koppelt ist.
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