DE1014591B

DE1014591B - Anordnung zur Kippschwingungserzeugung

Info

Publication number: DE1014591B
Application number: DEI5443A
Authority: DE
Inventors: Arthur Halsey Dickinson
Original assignee: IBM Deutschland GmbH
Current assignee: IBM Deutschland GmbH
Priority date: 1951-02-01
Filing date: 1952-01-24
Publication date: 1957-08-29
Also published as: FR1054839A; US2735011A

Description

DEUTSCHES

Zur Erzeugung von Schwingungen, insbesondere von Impulsen, sind bereits Schaltungen bekannt, bei denen Halbleiter mit einem positiven und negativen Widerstandsbereich verwendet werden. Man hat gefunden, daß mit Kristalldetektoren Schwingungen erzeugt werden können, wenn der Kristall im Arbeitsbereich eine sogenannte fallende Kennlinie besitzt. Es ist fernerhin bekanntgeworden, Transistoren in 2?C-Kreisen so zu schalten, daß sie als Multivibrator eine bistabile Arbeitsweise ausüben. Die Schwingungserzeugung erfolgt in diesem Falle durch die innere Rückkopplung des Basiswiderstandes.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe befaßt sich mit der Weiterbildung einer Anordnung zur Kippschwingungserzeugung mit Hilfe eines Halbleiters, der einen positiven und einen negativen Widerstandsbereich aufweist.

Die Erfindung besteht danach in einer Anordnung zur Kippschwingungserzeugung mit Hilfe eines Transistors in Verbindung mit einem ÄC-Glied, unter Ausnutzung der durch das Zenergebiet verlaufenden positiven und negativen Widerstandsbereiche der Kollektorkennlinie, deren Frequenz durch Variation der Zenerspannung mit Hilfe der Emitterspannung regelbar ist. Die Zenerspannung, die nachstehend mit V_cjc bezeichnet ist, ist diejenige Spannung, bei der die Kennlinie im Sperrbereich rücklaufend ist.

Man nennt Dioden mit rücklaufender Sperrkennlinie auch Zenerdioden. Der Halbleiter wird durch den Zener-Effekt nicht beschädigt oder zerstört. Der Zenereffekt ist völlig reversibel, und man kann ihn beliebig oft wiederholen.

Gegenüber jenen bekannten Halbleitersystemen, bei denen die Schwingungserzeugung durch die innere Rückkopplung des Basiswiderstandes erfolgt, hat die erfindungsgemäße im Zenergebiet (F^-Gebiet) der Kollektordiodenstrecke betriebene Schwingungserzeugung den Vorteil wesentlich größerer Stromamplituden. Ein weiterer Vorteil ist die Möglichkeit, die Zenerspannung einstellbar zu haben, was in besonders einfacher Weise bei der Erfindung durch Regelung der Emittervorspannung geschieht. Mit der Anordnung nach der Erfindung lassen sich sehr hohe Kippfrequenzen und spitze Impulse erzielen.

Bei der angegebenen Anordnung nach der Erfindung wird zweckmäßig der Kondensator des i?C-Gliedes im positiven Widerstandsbereich der Sperrkennlinie des Halbleiters aufgeladen und im negativen Widerstandsbereich dieser Kennlinie entladen. Durch einen in Reihe mit dem Halbleiter eingeschalteten Widerstand kann die Frequenz festgelegt und durch Veränderung dieses Widerstandes die Frequenz leicht geändert werden. Als Widerstand dient z. B. der innere Widerstand einer Röhre, deren Leitfähigkeit durch Regelung einer Betriebsspannung, z. B. der Steuergittervorspannung, steuerbar Anordnung
zur Kippschwingungserzeugung

Anmelder:

IBM Deutschland
Internationale Büro-Maschinen
Gesellschaft m. b. H._r

Sindelfingen (Württ), Böblinger Allee 49

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 1. Februar 1951

Arthur Halsey Dickinson, Greenwich, Conn. (V. St. A.)_r ist als Erfinder genannt worden

ist. Ferner läßt sich in der Anordnung nach der Erfindung die Kippfrequenz durch Veränderung der Kapaas zität des Kondensators und bzw. oder der kritischen Spannung V_c!c des Halbleiters einstellen. Die Elektroden des bei der Anordnung nach der Erfindung benutzten Halbleiters sind teils unmittelbar, teils über Widerstände, z. B. Elektronenröhren, an die Spannungsquellen gelegt. Zur Frequenzeinstellung wird dem Steuergitter des Transistors bzw. dem Steuergitter einer Elektronenröhre eine veränderbare Vorspannung zugeführt.

Die Erfindung sei an Hand der Zeichnungen näher erläutert.
Fig. 1 zeigt einen Schwingungskreis mit Kristalldiode.

Fig. 2 ist eine rücklaufende Sperrkennlinie einer Zenerdiode.

Fig. 3 ist ein Ersatz-Schaltbild der Schaltung nach Fig. 1.

Fig. 4 zeigt den Strom- und Spannungsverlauf der Schaltung nach Fig. 1.

Fig. 5 ist eine Kennlinie der Schaltung nach Fig. 1.

Fig. 6 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Schaltung nach Fig. 1 mit einer mit dem Kondensator in Reihe geschalteten Elektronenröhre.

Fig. 7 zeigt eine beispielsweise Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 8 enthält eine Kennlinienschar für die Schaltung nach Fig. 7.

Fig. 9 zeigt eine weitere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Elektronenröhre in Verbindung mit dem Transistor verwendet ist.

Eine Zenerdiode enthält einen winzigen Block vorbehandelten Halbleitermaterials, z. B. Germanium oder

TM 659/140

^{3 4 :;}:1!1

SUizium, das unter bestimmten Betriebsbedingungen diode 15 und den Widerstand 14, da der Kondensator 17 ^{! !}·*' positive und negative Widerstandseigenschaften aufweist über den Reihenwiderstand 16 aufgeladen wird. Zu dem ■,:, und das auf seiner einen Oberfläche mit einer dünnen Zeitpunkt, an dem die Kondensatorspannung einen Wert κ Metallschicht versehen ist und gegen dessen dazu parallel erreicht, der gleich der in der Diodenkennlinie 42 (Fig. 2)'--'M'.

verlaufenden Oberfläche eine äußerst feine Metallkontakt- 5 gezeigten Spitzenspannung V_Ck ist, geht die Kristall· {}

feder anliegt. Auf dem positiven Zweig der Widerstands- diode von ihrem positiven auf ihren negativen Wider-''''I;:.:

kennlinie verändert sich der Strom im gleichen Sinne wie Standskennlinienbereich über, wodurch sich ein Weg >

sich die Spannung ändert, während auf dem negativen niedrigen Widerstandes dem Kondensator 17 bietet; ;

Zweig der Widerstandskennlinie der Strom sich umge- daraufhin beginnt der Kondensator 17 sich über diesen *'

kehrt zur Spannung verändert. io Weg niedrigen Widerstandes, der jetzt durch die Diode 15 "

Nach Fig. 1 speist die Stromquelle 10 den Schwin- dargestellt wird, zu entladen. Der Kondensator fährt "r-r

gungskreis 11 über die am positiven Pol der Stromquelle fort, sich zu entladen, bis die Spannung über die Diode 15

liegende Leitung 12 und die an dem negativen Pol ange- einen Wert erreicht, der zu niedrig ist, um den Kristall in ;

schlossene Leitung 13. Der Schwingungskreis zwischen seinem Zustand niedrigen Widerstands zu erhalten. Wenn ,

den Leitern 12 und 13 enthält in Reihenschaltung den 15 dieser Zustand auftritt, kehrt die Diode zu dem Zustand ^;

Widerstand 14, die Kristalldiode 15 und den Wider- hohen Widerstands in ihren positiven Widerstandskenn- _:

stand 16. Der Kondensator 17 überbrückt den Wider- linienbereich zurück, wodurch der Kondensator 17 sich _;

stand 14 und die Diode 15. Den Widerständen 14 und 16 wieder über den Widerstand 16 auflädt. Dieser Arbeits- _;

und dem Kondensator 17 sind in diesem Beispiel fest- ablauf wird unbegrenzt fortgesetzt, solange die /Span-''/''""

stehende Werte gegeben worden, jedoch können diese 20 nungsquelle 10 mit dem Schwingungskreis 11 ver- ■'

Schaltelemente durch einstellbare Elemente ersetzt bunden ist. _;

werden: Der Schwingungsvorgang wird nunmehr mathematisch _;

Die Kristalldiode 15 enthält einen winzigen Block aus unter Bezugnahme auf den Ersatzstromkreis nach Fig. 3 ;,i

vorbehandeltem Halbleitermaterial 18, wie z. B. Germa- erfaßt. Wenn man die Kirchhoffschen Gesetze auf diesen

nium oder Silizium, der auf seiner einen Seite mit einer 25 Stromkreis anwendet, findet man, daß

dünnen metallischen Schicht 19 überzogen ist und dessen I = I 4-1 (1) gegenüberliegende Oberfläche gegen eine äußerst feine,

metallische Kontaktfeder 20 anliegt. Wenn nun die an ^1S'··

die Schicht 19 angelegte Spannung gegenüber der Kon- _{Da nun} j ₌^_ _ist> _wobei _R _{den WiderstBnd} der

taktfeder 20 positiv ist, wie es m dem Beispiel von Fig. 1 30 R , :

der Fall ist, weist die Diode 15 einen verhältnismäßig Kristalldiode 15 und den Widerstand 14 darstellt, und

hohen Widerstand auf, den man gewöhnlich als hohen dV_c

Rück-oder Sperrwiderstand bezeichnet. Wenn anderer- -f2 ⁼ ^17" , .■'> seits die der Kontaktfeder 20 zugeleitete Spannung gegen- : über der Schicht 19 positiv ist, hat die Diode 15 einen 35 ist, kann man, wenn man diese Werte von I und I₂ in die ziemlich niedrigen Widerstand, den man gewöhnlich Gleichung (1) einsetzt, schreiben: einen niedrigen Vorwärts- oder Durchlaßwiderstand y_c dV_c nennt. Die Kristalldiode 15, die die Merkmale eines ^i ⁼ ~~jz~ + ^n ^TT" ' (^ hohen Sperrwiderstands und ernes niedrigen Durchlaßwiderstands hat, die wesentlichen Merkmale eines Gleich- 40 Aus Fig. 3 geht auch hervor, daß , richters, arbeitet als Gleichrichter. γ __ £ IR

Die Gleichrichter wirkung der Kristalldiode 15 entsteht ^c 10 1 ie

aus dem Verhalten der Oberflächenschicht des Halb- ist, wodurch beim Auflösen der Gleichung nach I_x und

leiters 18 an der Stelle seines Kontaktes mit der Kontakt- Einsetzung dieses Wertes in die Gleichung (2) die folgende: f

feder 20. Im Bereich dieses Kontaktes besteht eine über- 45 Gleichung entsteht:

mäßige Häufung negativer Ladungen, die als Potential- E₁₀ V₀ dV_c V₀

sperre für den Elektronenfluß von dem Halbleiter oder ~ ⁼ ^n ~r I ~ > ;

Kristall zur Kontaktfeder wirken. Wenn ein negatives ¹⁶

Potential an die Kontaktfeder gelegt wird, wird die die die folgende Gleichung ergibt:

Stärke dieser Sperre erhöht, so daß die Anzahl der Elek- 50

tronen, die genügend Energie besitzen, um die Sperre zu -^-ιο-^ V = ¹⁶ . ^e m

überwinden, sich sehr verringert. Wenn jedoch ein posi- R+R_ie ° R +R₁₆ dt tives Potential an die Kontaktfeder gelegt wird, wird die

Anzahl der Elektronen mit genügend Energie zur Über- Aus der Gleichung (3) folgt, daß, wenn der Wert R₁ der windung der Sperre erhöht. Wenn das Verhältnis 55 sich aus den Widerständen der Diode 15 und des Widerzwischen dem die Sperre durchdringenden Elektronen- Standes 14 zusammensetzt, konstant wäre, der Kondenstrom und der zwischen der Kontaktfeder und der Schicht sator sich aufladen würde, bis angelegten Spannung linear wäre, würde keine Gleichrichtung stattfinden, da der Widerstand konstant wäre. ^ZiL. Dies ist jedoch nicht der Fall, da dieses Verhältnis nicht 60 gi linear, vielmehr exponentiell ist, wodurch die Gleichrichtung ermöglicht wird. wird. Dieser Zustand wird erreicht, wenn die Konden-Das Arbeiten der Schaltung nach Fig. 1 ist durch die satorenspannung mit der Netzspannung JS₁₀ im Gleichgemeinsame Wirkung der Kristalldiode 15 bedingt, die gewicht ist, die durch das folgende Verhältnis dargestellt teils im positiven und teils im negativen Widerstands- 65 wird:
bereich ihrer Kennlinie betrieben wird, was durch die Auf- r

und Entladung des Kondensators 17 erreicht wird. Wenn V_c — — — E₁₀ ·

eine Spannungsquelle 10 an den Schwingungskreis 11 an- "^ ¹⁶

gelegt wird, erhöht sich die Spannung über den Konden- Sobald dieses Verhältnis erreicht ist, würde die Kondensator 17 und" somit auch die Spannung über die Kristall- 70 satorspannung V_c einen festen Wert annehmen.

5 6

Da jedoch die Kristalldiode imstande ist, von einem den Betriebszustand der Schaltung nach Fig. 1 für jeden

hohen Widerstandswert auf einen niedrigen Widerstands- Wert der Kondensatorspannung V_c an, da nur an diesem

wert überzugehen und auch umgekehrt, bleibt der Wert Punkt die erforderliche Stromspannungsbeziehung der

von R nicht konstant. Wenn sich z. B. die Diode in Diode 15 und des Widerstandes 14 gleichzeitig erfüllt einem Kennlinienbereich positiven Widerstands befindet, 5 werden kann.

weist die Diode einen hohen Widerstand auf, und wenn Während der Aufladung des Kondensators 17 besieh die Diode in dem Kennlinienbereich negativen Wider- wegt sich der Arbeitspunkt entlang der Kennlinie 41 stands befindet, besitzt sie einen niedrigen Widerstand. nach rechts zum Punkt P. Beim Punkt P befindet Wenn die Diode somit einen hohen Widerstand aufweist, sich die Diode noch im Bereich ihres positiven Widerist das Verhältnis io Standes. Daher ist der Widerstand der Diode noch hoch,

β 2? ^und infolgedessen lädt sich der Kondensator 17 weiterhin

— auf, und die Belastungskurve bewegt sich daher von

R + Ri6 Punkt P weiter nach rechts. In dieser neuen Stellung

in der Gleichung (3) größer als der Wert V₀. Daher ist ^{rechts vom Punkt} ^P schneidet sich die Belastungskurve

15 nicht mehr mit der Kennlinie in einem Punkt hohen dVc Widerstandes.

H Der Dioden widerstand beginnt jetzt sich zu verringern,

er kann dies jedoch nicht sofort infolge der Größe der

positiv, was der Aufladung des Kondensators entspricht. Abklingzeit der Diode tun.

Wenn dagegen die Diode einen niedrigen Widerstands- _ao Würde jetzt die Spannung an dem Kondensator an wert besitzt, ist das Verhältnis diesem Punkte konstant bleiben, würde sich der Arbeits-

E₁ R punkt entlang der feststehenden Belastungslinie zum

~ ZT^ Punkt Q bewegen, da das durch den Widerstand 14

"■". ¹⁶ bedingte Stromspannungsverhältnis nicht durch den Zürn der Gleichung (3) kleiner als V₀, daher ist ²5 stand der Diode beeinflußt wird. Jedoch verändert sich

die Kondensatorspannung V₀ weiterhin, und so bewegt ^c sich der Arbeitspunkt 'aufwärts entlang einer sich ver-

dt schiebenden Belastungskurve. Die Kondensatorspannung Vc steigt, wodurch der Kondensator bis zum

negativ, was der Entladung des Kondensators entspricht. 30 Arbeitspunkt W aufgeladen wird. Im Punkt W ist der

Die sich wiederholende Auf- und Entladung des Kon- Diodenwiderstand so groß, daß die Kondensatorspandensators 17 ist am besten an Hand der Spannungs- und nung V_c sich im Gleichgewicht mit der Netzspannung E₁₀ Stromkurven der Diode in Fig. 4 zu entnehmen. Die befindet, da
Spannungskurve steigt exponentiell bis zu einem festen ^y₀
negativen Wert an, während der Kondensator aufgeladen 35 ~~—
wird, und fällt dann schnell auf Null, wenn der Kondensator entladen wird. Die spitzen Impulse der Stromkurve . , „, . _ .„. . , . , ._ „ .
nach Fig. 4 treffen zeitlich mit den steilen Abfällen der ^{m der} Gleichung (3) jetzt gleich NuU ist.
Spannungskurve bei der Entladung des Kondensators Nach Erreichen des Punktes W sinkt der Diodenwiderzusammen. 40 stand, um einen stabilen Wert zu erreichen, weiterhin ab,

Nachstehend ist eine graphische Analyse der Arbeits- _so d_aß _m d_er Gleichung (3) der Wert
weise der Schaltung nach Fig. 1 unter besonderer Bezug-

nähme auf die Fig. 5 gegeben. Diese Abbildung enthält 1»

eine Kennlinie 41 der Diode, die im Oszillographen beob- R -f- R₁₆

achtet wurde, und die auf viel höhere Stromwerte an- 45

steigt als die Kennlinie 42 der Fig. 2. Die Kurve 42 von kleiner als V_c wird, so daß
Fig. 2 ist auf ihren Stromwert begrenzt, da ein Ansteigen

auf höhere Werte ein Durchbrennen der Kontaktfeder ^c

verursachen würde. Die Kurve 42 von Fig. 2, die durch dt

statische Strom- und Spannungsmessungen aufgenommen 50

wird, ist die Ortskurve der Betriebszustände, in die die einen negativen Wert annimmt, was bedeutet, daß der

Diode bei sich einstellendem Wärmegleichgewicht ge- Kondensator sich jetzt über die Diode entlädt. Wenn der

langt. Die Kennlinie 41 der Fig. 5 unterscheidet sich inso- Kondensator 17 sich zu entladen beginnt, bewegt sich die

fern von der Kennlinie 42 der Fig. 5, als auch ihr nur eine Belastungskurve nach links zurück und der Arbeitspunkt

Folge von mittleren Gleichgewichtszuständen zu ent- 55 bewegt sich über die Punkte S und T aufwärts,
nehmen ist, da der Kristall keine Zeit hat, bei jedem Wert Etwa zu der Zeit, in der die Arbeitspunkte S und T

des Stroms das Wärmegleichgewicht zu erreichen, weil erreicht sind, wird die Neigung der Kurve, die das

die Diode eine Abklingzeit von nur 10 Mikrosekunden hat. Wandern des Arbeitspunktes wiedergibt und in Fig. 5

Wenn sich nun der Kondensator 17 über den Wider- punktiert eingezeichnet ist, abnehmen. Die Verringerung

stand 16 auflädt, bewegt sich die Belastungskurve 21 in 60 der Steilheit der Arbeitspunktkurve kann auf eine Zu-

Fig. 5 von links nach rechts. Die Belastungskurve 21 ist nähme der Entladungsgeschwindigkeit des Kondensators

der Ort der Werte der Spannung E bzw. des Stroms / an zurückgeführt werden, da der Widerstand der Diode sich

bzw. durch die Diode 15, die durch den Widerstand 14 weiterhin verringert und auf eine Verringerung der

zugelassen werden, wenn die Spannung V_e an dem Kon- Geschwindigkeit, mit der der Arbeitspunkt entlang der

densator festgelegt ist. Die diesen Zustand wiedergebende 65 Belastungskurve wandert, wenn er sich einem Gleich-

Gleichung ist daher gewichtszustand nähert.

EA-IR=V (5) ^^{us der} Gleichung (5), welche die Gleichung für die

¹⁴ "' Belastungskurve ist, kann abgeleitet werden, daß die

Während des Aufladevorgangs gibt der Schnittpunkt Steilheit der Arbeitspunktkurve abnimmt. Durch Diffe-

dieser Belastungskurve mit der Kennlinie 41 nach Fig. 5 70 renzieren der Gleichung (5) erhält man folgenden Aus-

druck für die Umkehrung der Steilheit der durch den Arbeitspunkt gezogenen Kurve:

positiv und steigend ist. Daraus folgt, daß die Steilheit ; der Arbeitspunktkurve, die durch

dl

AL· dl

= — R+-

dt dl dt

(6)

Da sich nun der Kondensator über die Diode entlädt, deren Widerstand abnimmt, ist die Aufladegeschwindigkeit der Spannung, die durch den Ausdruck

dV_c

dt

dargestellt ist, negativ und steigend. Da der Widerstand der Diode abnimmt, ist ebenso die Aufladegeschwindigkeit des Stroms, die durch das Verhältnis

dl

dt

dargestellt ist, positiv und steigend.

Es wird also klar, daß in der Gleichung (6) das Verhältnis

dE

dl

negativ und steigend sein muß, da der Ausdruck

dVe

dt

negativ und steigend ist, während das Verhältnis

dl

dargestellt ist, was die Umkehrung von

dE

ist, negativ und abnehmend sein muß.

Die Belastungskurve bewegt sich weiterhin nach links und die Arbeitspunktkurve schneidet die Kennlinie 41_:; nach Fig. 5 im Punkt U. Im Punkt U ist jedoch des-Diodenwiderstand zu niedrig für einen stabilen Zustand] und infolgedessen beginnt der Arbeitspunkt sich entlang der wandernden Belastungskurve auf die Kennlinie zurückzubewegen. Im Punkt V kommt die Belastungskurve nicht mehr mit dem oberen Teil der Kennlinie in Berührung, und infolgedessen geht nunmehr die Öbde in ihren Zustand hohen Widerstandes über. Da diese;^;"lJmstellung Zeit benötigt, durchläuft der Arbeitspunlfeem£- Kurve, wie sie in Fig. 5 gezeigt ist. Sobald die Unke Seite der Gleichung (3) positiv wird, weil ^: ■■

£io#

Ve —

dt

· exp —

JX -j- Xv₁^ . i ,, :

größer als V_c ist, hört der Kondensator 17 auf sich zu entladen und beginnt sich wieder über den Widerstand 16 aufzuladen. Der gesamte Arbeitsvorgang wiederholt sich;:, dann periodisch und setzt sich so lange fort, als die Kraftquelle 10 an die Schaltung angeschlossen ist. -.„4

Die Schwingungsperiode der Schaltung nach Fig. ί ist etwa gleich der Zeit T, die benötigt wird, um den Kondensator 17 auf die kritische Spannung V_Ck aufzuladen, "iie te Fig. 5 etwa dem Punkt P entspricht. Diese Zeit.r^anpi· durch die folgende Lösung der Gleichung (3) erreliiael' werden: ■'" '^:

R + R₁ R-R

16

R+R₁*

1 — exp ~

\ RR

R-R₁

C₁

(4.

bei der V_co die Kondensatorspannung zu Beginn des Aufladungsvorganges ist, wenn t = 0 = T ist. Da nun zu Beginn eines Aufladungsvorganges V₀₀ von unbeträchtlicher Größe ist und der Wert R viel größer ist als i?_ie, kann die Gleichung (7) wie folgt geschrieben werden:

1 — exp ( —

R₁₆ ■ C₁₇

welche nach T aufgelöst lautet:
T ^ R₁₆-C₁, log

l — V

(8)

(9)

ctf

Da die Entladüngszeit im Vergleich zur Aufladezeit klein ist, ist die Frequenz der Schwingungen annähernd gleich dem reziproken Wert von T. Es geht somit aus der Gleichung (9) hervor, daß die Frequenz der Schwingungen der Schaltung nach Fig. 1 durch Regelung der Größe des Kondensators 17, des Widerstandes 16, der kritischen Spannung V_cjc der Diode 15 oder der Spannungsquelle 10 eingestellt werden kann.

In Fig. 6, in der eine abgeänderte Schaltung der Fig. 1 dargestellt ist, ist eine weitere neue Anordnung zur Einstellung der Schwingungsfrequenz gezeigt. In dieser Schaltung tragen die mit den Elementen in Fig. 1 gleichen Elemente die gleichen Bezugszeichen. In Fig. 6 ersetzen die Elektronenröhre 22 und der Widerstand 23 den Wiäer^ stand 16 von Fig. 1. Die Anode 24 der Röhre 22 ist direkt mit der Kontaktfeder 20, und ihre Kathode 26 ist ffoeir den Widerstand 23 mit der Leitung 13 verbunden. "pSS:, Steuergitter 25 der Röhre 22 ist über den Begrenztäigsi. widerstand 27 an den verstellbaren Abgriff 30 des Poteai tiometers 28 angeschlossen, das zwischen den Leitungen 13 bzw. 14 liegt, die zu dem positiven bzw. negative» Po!" der Vorspannungsquelle 29 führen. Die an das Süfflör*;; gitter 25 angelegte Vorspannung wird so eingesteEt, daß die Röhre 22 immer leitet. y- ■

Die Schwingungsfrequenz der Schaltung nach Fig. Φ' kann nicht nur durch die Größe des Kondensators 17 οηφ der Spannungsquelle 10, sondern auch durch Verscüefeert des Abgriffes 30 auf dem Potentiometer 28, der seinefS/eit& den Anodenwiderstand der Röhre 22 bestimmt, ger%eltwerden. Da die Periode der Schaltung, die gleich dena ümgekehrten Wert der Frequenz ist, von der Größe der ^feit- · konstanten der Schaltelemente in dem Stromkreis^-dei>; den Kondensator 17, den Anodenwiderstand der Röhre 22; und den Widerstand23 enthält, abhängt, hängt'die-Frequenz der Schwingung auch von dem Anodenwider" ..'■

ö5 stand der Röhre 22 ab. : ,, i

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Fig. 6 ist ähiilic^'ΐ

der nach Fig. 1, da der Kondensator 17 über einen Wegl;:

aufgeladen wird, der die Röhre 22 und den Widerstand 2% is umfaßt und über die Kristalldiode 15 entladen wird;;*enii sie sich im Zustand niedrigen Widerstandes

Wenn der Kondensator 17 bis zur Spitzenspannung der Diode aufgeladen ist, geht die Diode von einem Zustand hohen in einen Zustand niedrigen Widerstandes über und bildet dadurch einen Entladungsweg für den Kondensator 17. Während der Aufladung bleibt die Gitterspannung der Röhre 22 bei Abnahme der Anodenspannung und des Anodenstromes konstant; während der Entladung bleibt die Gitterspannung bei Zunahme der Anodenspannung und des Anodenstromes konstant.

In Fig. 7 ist eine beispielsweise Ausführungsform gemäß der Erfindung, die eine Einstellung der Schwingungsfrequenz zuläßt, dargestellt. In dieser Schaltung ersetzt die Kristalltriode 31 die Kristalldiode 15 der Schaltung nach Fig. 1 und bildet so ein Mittel zum Einstellen des kritischen Spannungswertes V&. Hierdurch kann gemäß Gleichung (9) die Schwingungsfrequenz geändert werden.

Die Triode 31 enthält einen Block aus halbleitendem Material 32, der mit einer dünnen Metallschicht 33 auf seiner einen Fläche überzogen ist und mit zwei äußerst feinen, metallischen Elektroden 34 und 35 an seiner dazu parallel verlaufenden Fläche verbunden ist. Die gewöhnlich als Steuerelektrode oder Emitter bezeichnete Elektrode 34 ist mit dem veränderlichen Abgriff des Potentiometers 36 verbunden, das von einer Vorspannungsquelle 37 gespeist wird und der Steuerelektrode 34 eine positive Vorspannung zuleitet. Die gewöhnlich als Kollektor bezeichnete Elektrode 35 ist über den Belastungswiderstand 38 an die Spannungsquelle 39 so angeschlossen, daß die Kollektorelektrode 35 an einer negativen Vorspannung liegt. Ein Kondensator 40 ist zum Belastungswiderstand 38 und der Spannungsquelle 39 parallel geschaltet.

Durch Änderung der Vorspannung des Emitters verschiebt sich die elektrische Kennlinie des Transistors derart, daß sich die Höhe der kritischen Zenerspannung V^ ändert. Aus Fig. 8 ist ersichtlich, daß bei Verminderung der Emitter-Vorspannung der Wert der kritischen Spannung Vck steigt.

Aus der Gleichung (9) folgt, daß eine Verstellung der Emitter-Vorspannung infolge der hierdurch bedingten Änderung der kritischen Zenerspannung V^ eine Veränderung der Schwingungsfrequenz hervorruft.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Fig. 9 dargestellt. In dieser Schaltung kann die Frequenz dadurch eingestellt werden, daß die Vorspannung entweder der Emitterelektrode 34 oder des Steuergitters der Röhre 22 verändert wird, wie bereits an Hand der Fig.6 bis 7 erläutert wurde.

Claims

PatentANSPKücHE:

1. Anordnung zur Kippschwingungserzeugung mit Hilfe eines Transistors in Verbindung mit einem 2?C-Glied, unter Ausnutzung der durch das Zenergebiet (F_cj) verlaufenden positiven und negativen Widerstandsbereiche der Kollektorkennlinie, deren Frequenz durch Variation der Zenerspannung mit Hilfe der Emitterspannung regelbar ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Übergang vom positiven Widerstandsbereich über das Zenergebiet {V_c^) zum negativen Widerstandsbereich der Kondensator (40) des 2?C-Gliedes im positiven Widerstandsbereich aufgeladen und im negativen Widerstandsbereich der Sperrkennlinie entladen wird.

3. Anordnung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerspannung (F_cj;), bei der die Steilheit der Halbleiterkennlinie vom Positiven zum Negativen wechselt, durch die Regelung des Emitterkreises eines Transistors (31) einstellbar ist, dessen Kollektorkreis den Kippkondensator (40) enthält.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kippkondensator (40) unmittelbar zwischen Kollektor (35) und Basis (33) des Transistors (31) geschaltet ist.

5. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kollektorkreis des Transistors (31) einen der Frequenzregelung dienenden regelbaren Widerstand, insbesondere eine Elektronenröhre (22) enthält, deren Gittervorspannung regelbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
F. Vilbig, »Lehrbuch der Hochfrequenztechnik«, 1944, II. Teil, 4. Auflage, S. 133 bis 135, Akademische Verlagsgesellschaft Becker u. Erler Korn. Ges., Leipzig; RCA-Review, März 1949, S. 5 bis 16;
»Waveforms« McGraw-Hill Book Co., New York, 1949, S. 264 bis 267.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen