CH677711A5

CH677711A5 -

Info

Publication number: CH677711A5
Application number: CH898/89A
Authority: CH
Inventors: Wolfgang Zirwas
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1988-07-25
Filing date: 1989-03-13
Publication date: 1991-06-14
Also published as: NO174489B; DE3825238A1; NO174489C; NO892575L; NO892575D0

Description

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Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen spannungsgesteuerten Oszillator nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Spannungsgesteuerte Oszillatoren der eingangs erwähnten Art sind allgemein bekannt. Insbesondere durch die Temperaturkoeffizienten der frequenzbestimmenden Kondensatoren und die temperaturabhängigen Parameterschwankungen des Schwingtransistors ergibt sich ein Temperaturgang der Oszillatorfrequenz. Bei Oszillatorfrequenzen um t GHz und bei Temperaturdifferenzen von etwa 70°C kann die Verstimmung des Oszillators bereits einige MHz betragen. Zur Kompensation dieser Verstimmung werden in bekannter Weise einer oder mehrere der frequenzbestimmenden Kondensatoren mit speziell ausgesuchten negativen Temperaturkoeffizienten in die Schaltung aufgenommen, um die Verstimmung zu minimieren. Dabei ergibt sich aber das Problem, daß die Kondensatoren bei den verschiedenen Kapazitätswerten nur mit einer begrenzten Anzahl von Temperaturkoeffizienten erhältlich sind, so daß keine beliebigen und vor allem auch keine beliebig großen Temperaturgänge kompensiert werden können. Weitere Probleme können sich dadurch ergeben, daß diese Kondensatoren nur in wenigen Bauformen erhältlich sind, so daß insbesondere moderne Technologien wie die SMD-Technik nicht immer realisierbar sind, außerdem sind Kondensatoren mit negativem Temperaturkoeffizienten deutlich teurer als solche mit positivem Temperatur-koeffizienten.

Die Aufgabe bei der vorliegenden Erfindung bestand also darin, eine Temperaturkompensation für einen spannungsgesteuerten Oszillator der eingangs erwähnten Art zu finden, bei der keine frequenzbestimmenden Kondensatoren mit speziell ausgesuchten negativen Temperaturkoeffizienten verwendet werden müssen.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe bei einem spannungsgesteuerten Oszillator der eingangs erwähnten Art dadurch gelöst, daß dieser durch die im Kennzeichen des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmaie weitergebildet ist. Von besonderem Vorteil ist bei der erfindungsgemäßen Lösung, daß diese mit den Aufbautechniken realisierbar ist, die für Frequenzbereiche von einigen 100 MHz bis zu etwa 1 GHz üblich sind, daß insbesondere auch eine monolithisch integrierte Lösung leicht möglich ist. Bevorzugte Ausbildungen des erfindungsgemäßen spannungsgesteuerten Oszillators sind in den abhängigen Ansprüchen näher beschrieben.

Die Erfindung soll im Folgenden anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert werden. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 ein Schaltbild des erfindungsgemässen spannungsgesteuerten Oszillators und

Fig. 2 einen Ausschnitt aus dem Schaltbild nach der Fig. 1 mit den für die Temperaturkompensation wesentlichen Bauelementen.

In der Fig. 1 ist als Oszillatortransistor T1 ein NPN-Transistor mit einer Grenzfrequenz in Basisschaltung von etwa 1 GHz vorgeseh en. Der Basisanschluß dieses Transistors ist über einen ersten Widerstand R1 mit einer Betriebsspannungsquelle -UB verbunden, außerdem Ist der Basisanschluß über einen zweiten Widerstand R2 und einen ersten Kondensator G1 mit Bezugspotential verbunden. Die beiden Widerstände R1, R2 bilden einen bekannten Basisspannungsteiler, durch den ersten Kondensator C1 liegt der Basisanschluß wechsei-spannungsmäßig auf Bezugspotential, so dass der erste Transistor T1 in Basisschaltung betrieben wird. Das frequenzbestimmende Netzwerk besteht zum einen aus der Reihenschaltung des zweiten und des dritten Kondensators C2, C3 und zum anderen aus der Induktivität L1, die über die Reihenschaltung aus dem sechsten Kondensator C6 und der Kapazitätsdiode CD sowie über die Reihenschaltung aus dem siebten Kondensator C7 und dem achten Kondensator C8 mit Bezugspotential verbunden ist. Die Reihenschaltung aus dem sechsten Kondensator C6 und der Kapazitätsdiode CD wirkt dabei als Ziehreaktanz, zum Ziehen ist die Kapazitätsdiode CD über einen Widerstand R6 mit einem Regelspan-nungsanschluss UR verbunden, dem ein neunter Kondensator C9 als Siebkondensator parallelgeschaltet ist. Der achte Kondensator C8 ist als Trimmer ausgebildet, über den die effektive Ziehkapazität mit eingestellt wird. Vom gemeinsamen Verbindungspunkt des zweiten und des dritten Kondensators C2, C3 wird über eine Parallelschaltung aus einem fünften Widerstand R5 und einem fünften Kondensator C5 ein Teil des Oszillatorsignals an den Verbindungspunkt zwischen einem dritten und einem vierten Widerstand R3, R4 rückgekoppelt. Während der andere Anschluß des dritten Widerstandes R3 mit dem Emitteranschluß des ersten Transistors T1 verbunden ist, ist der andere Anschluß des vierten Widerstandes R4 mit der Betriebsspannungsquelle -UB verbunden. Der Betriebsspannungsquelle liegt dabei ein Siebkondensator CS parallel.

Zur Temperaturkompensation ist der Kollektoranschluß T1C des ersten Transistors T1 zusätzlich über eine zweite Induktivität L2 in Form einer Lamb-da-Viertel-Leitung mit dem Kollektoranschluß T2C eines zweiten Transistors T2 verbunden, bei dem es sich um einen PNP-Transistor für den NF-Bereich handelt. Die Kollektoranschlüsse T1C, T2C beider Transistoren sind über einen siebten Widerstand R7 mit der Betriebsspannungsquelle -UB und über einen achten Widerstand R8 mit dem Basisanschluß des zweiten Transistors T2 sowie mit einem aus einem neunten und einem zehnten Widerstand R9, RIO gebildeten Basisspannungsteiler verbunden. Der Emitteranschiuss des zweiten Transistors T2 ist direkt mit Bezugspotential verbunden, so dass der Transistor T2 mit den angeschlossenen Bauelementen eine leerlaufende NF-Verstärkerstufe in Emitterschaltung und mit Spannungsgegenkopplung bildet. Damit der Kollektoranschluß T2C des zweiten Transistors T2 wechselspannungsmäßig auf Bezugspotential liegt, ist am Verbindungspunkt zwischen der zweiten Induktivität L2 und Kollektoranschluß des zweiten Transistors T2 ein auf die Oszii-Iatorfrequenz abgestimmter Saugkreis angeschlos-

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seri, dessen anderer Anschluß auf Bezugspotential liegt. Der Saugkreis wird dabei aus einer dritten Induktivität L3 in Form einer konzentrierten Spule und einem zehnten Kondensator C10 gebildet

Die Auskopplung der Oszillatorschwingung aus der Oszillatorstufe erfolgt am Verbindungspunkt des zweiten und des dritten Kondensators C2, C3 über einen dort angeschlossenen vierten Kondensator C4, dessen anderer Anschluß mit dem Basisanschluß eines dritten Transistors T3 verbunden ist. Mit dem Basisanschluß ist weiterhin ein aus einem elften und einem zwölften Widerstand R11, R12 gebildeter Basisspannungsteiler verbunden. Der Emitteranschluß des dritten Transistors T3 ist über einen vierzehnten Widerstand R14 mit einem als Siebkondensator wirkenden elften Kondensator C11 und mit einem fünfzehnten Widerstand R15 verbunden, der andere Anschluß des fünfzehnten Widerstandes R15 ist an die Betriebsspannungsquelle -UB angeschlossen. Der Kollektoranschluß des dritten Transistors T3 ist über einen dreizehnten Widerstand R13 mit Bezugspotential und über einen zwölften Kondensator C12 mit einem Ausgangsanschluß verbunden.

Zur weiteren Erläuterung der Funktion des spannungsgesteuerten Oszillators nach der Fig. 1 dient das in Fig. 2 dargestellte Prinzipschaltbild, in dem die frequenzbestimmenden Kapazitäten zum Kondensator C zusammengefaßt sind. Es ist erkennbar, daß diese Kapazitäten zusammen mit der gezogenen ersten Induktivität L1 einen Parallelschwingkreis bilden, der mit dem Kollektoranschluß T1C des ersten Transistors T1 verbunden ist, außerdem ist dieser Kollektoranschluß T1C über die zweite Induktivität L2 gleichspannungsmäßig mit dem Kollektoranschluß T2C des Transistors T2 der leerlaufenden Verstärkerstufe verbunden. Durch die Temperaturabhängigkeit der Basis-Emitterdiode des Transistors T2 entsteht am Kollektoranschluß T2C dieses Transistors eine temperaturabhängige Spannung, die gleichzeitig die Kollektorspannung des ersten Transistors T1 darstellt. Die am Transistor T1 angelegte Kollektor-Emitterspannung ist damit temperaturabhängig und verändert in temperaturab-hängigerweise die Kapazität zwischen dem Emitter und dem Kollektoranschluss dieses Transistors. Da diese Kapazität Teil der frequenzbestimmenden Kapazität C ist, ergibt sich bei geeigneter Bemessung eine Temperaturkompensation durch eine Spannungsnachführung am Kollektor des Schwingtransistors T1. Zusätzlich kann durch Veränderung der Gegenkopplung des Transistors T2, also insbesondere durch Veränderung des Wertes des achten Widerstandes R8 die Änderung der Kollektorspannung bei der Transistoren über der Temperatur an eine gegebene Schaltung angepaßt werden. Ais besonders vorteilhaft hat sich dabei erwiesen, daß die Basisspannung und damit auch die Emitterspannung des Schwingtransistors T1 von der Kompensationsschaltung nicht beeinflußt werden und sich damit keine zusätzliche temperaturbedingte Pegelabhängigkeit des Ausgangssignals ergibt.

Claims

Patentansprüche

1. Spannungsgesteuerter Oszillator mit wenigstens einem, in einer Rückkopplungsschaltung angeordneten ersten Transistor, dessen Koliektoran-schluß mit einem, wenigstens eine Kapazitätsdiode, eine Induktivität und Kondensatoren enthaltenden frequenzbestimmenden Netzwerk verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kollektoranschluß (TIC) des ersten Transistors (T1) gleichstrommäßig der Kollektoranschluß (T2G) eines in einer leerlaufenden Verstärkerstufe angeordneten zweiten Transistors (T2) parallelgeschaltet ist.

2. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Patentanspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die parallelgeschalteten Kollektoranschlüsse (T1 C, T2C) beider Transistoren (T1, T2) über einen gemeinsamen Kollektorwiderstand (R7) an eine Betriebsspannungsquelle (-UB) angeschlossen sind.

3. Spannungsgesteuerter Oszillatòr nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Transistor (T1) eine Grenzfrequenz in Basisschaltung von wenigstens 1 GHz aufweist,

4. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Patentanspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es sich beim zweiten Transistor um einen NF-Transistor handelt.

5. Spannungsgesteuerter Oszillator nach einem der Patentansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Basisanschluß des ersten Transistors (T1) über einen ersten Widerstand (R1) mit der Betriebsspannungsquelle (-UB) und über die Parallelschaltung eines ersten Kondensators (C1) und eines zweiten Widerstandes (R2) mit Bezugspotential verbunden ist, daß der Emitteranschluß des ersten Transistors (T1) über die Reihenschaltung eines dritten und eines vierten Widerstandes (R3, R4) mit der Betriebsspannungsquelle (-UB) verbunden ist, daß der Kollektoranschluß (T1C) des ersten Transistors (T1) über die Reihenschaltung eines zweiten und eines dritten Kondensators (C2, C3) mit Bezugspotential verbunden ist, daß am Verbindungspunkt des zweiten und des dritten Kondensators (C2, C3) der eine Anschluß eines vierten und eines fünften Kondensators (C4, C5) und eines fünften Widerstandes angeschlossen sind, daß die anderen Anschlüsse des fünften Kondensators (C5) und des fünften Widerstandes (R5) an den gemeinsamen Verbindungspunkt des dritten und des vierten Widerstandes (R3, R4) angeschlossen sind, daß der Kollektoranschluß (T1C) des ersten Transistors (T1) über eine erste Induktivität (L1) mit dem einen Anschluß eines sechsten und eines siebten Kondensators (C6, C7) verbunden ist, daß der andere Anschluß des sechsten Kondensators über eine Kapazitätsdiode (CD) mit Bezugspotentiai und über einen sechsten Widerstand (R6) mit einer Regelspannungsquelle (UR) verbunden ist, der ein neunter Kondensator (C9) parallelgeschaltet sein kann, dass der andere Anschluß des siebten Kondensators (C7) über einen achten Kondensator (C8) mit Bezugspotential verbunden ist, dass der Kollektoranschluß des ersten Transistors (T1) außerdem über eine zweite Induktivität (L2) mit dem Kollektoranschluß des zweiten Transistors (T2) und mit einem

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Saugkreis für die Oszillatorfrequenz aus einem zehnten Kondensator (CIO) und einer dritten Induktivität (L3) verbunden ist, und dass der andere Anschluß des Saugkreises auf Bezugspotential liegt.

6. Spannungsgesteuerter Oszillator nach einem der Patentansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die leerlaufende Verstärkerstufe in Emitterschaltung mit Spannungsgegenkopplung aufgebaut ist und dabei der Emitteranschluß des zweiten Transistors (T2) mit Bezugspotential unmittelbar verbunden ist und der Basisanschluß dieses Transistors (T2) über einen achten Widerstand (RS) mit dessem Kollektoranschluß (T2C) sowie über einen neunten Widerstand (R9) mit der Betriebsspannungsquelle (-UB) und über einen zehnten Widerstand (R10) mit Bezugspotentiai verbunden ist.

7. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß als zweite Induktivität (L2) eine auf die Schwingfrequenz des Oszillators abgestimmte Lambda-Viertei-Lei-tung vorgesehen ist.

8. Spannungsgesteuerter Oszillator nach Patentanspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem anderen Anschluß des vierten Kondensators (C4) der Eingang einer weiteren Verstärkerstufe verbunden ist, an deren Ausgang die erzeugte Oszillatorschwingung ansteht.

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