DE1023089B - Oszillatorschaltung mit einer rueckgekoppelten Verstaerkerroehre - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oszillatorschaltung 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 Amplitudenregelung veränderliche Impedanz enthält.

Für verschiedene Anwendungen liegt in der Praxis das Bedürfnis vor, Oszillatorschaltungen zur Verfügung zu haben, bei denen die Amplitude der Oszillatorspannung innerhalb enger Grenzen konstant gehalten wird. Beispielsweise wird bei Steueroszillatoren in Trägerfrequenzfernsprechsystemen von dem CCIF verlangt, 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 Anwendung, die beim Überschreiten der erwähnten 0,5-dB-Grenze ansprechen (sogenannte marginale Überwachungsgeräte). Dabei wird beispielsweise eine Alarmvorrichtung betätigt und bzw. oder selbsttätig eine Umschaltung auf einen Reserveoszillator herbeigeführt.

Die Erfindung bezweckt, eine besonders vorteilhafte Oszillatorschaltung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der die vorstehend erwähnten strengen Anforderungen hinsichtlich der Amplitudenkonstanz erfüllt werden.

Gemäß der Erfindung enthält die veränderliche Impedanz mindestens zwei in Reihe geschaltete Gleichrichterzellen, deren Verbindungspunkt mit dem Steuergitter der Verstärkerröhre gekoppelt ist, und das eine Ende dieser Reihenschaltung ist mit dem Ausgangskreis einer am Oszillatorausgang liegenden Gleichrichterschaltung, und das andere Ende ist mit einer konstanten Bezugsspannungsquelle derart verbunden, daß zur Einstellung der veränderlichen Impedanz die Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltung in der Stromdurchlaßrichtung der Gleichrichterzellen gegen die feste Bezugsspannung geschaltet ist.

Zur Überwachung der Oszillatorschaltung genügt hierbei eine einfache Überwachungsvorrichtung an Stelle einer marginalen Überwachungsvorrichtung.

Durch Anwendung der Maßnahmen nach der Erfindung wird erzielt, daß die Oszillatorspannung innerhalb sehr enger Grenzen konstant gehalten wird, z. B. einige Zehntel eines dB, während weiterhin der Effekt auftritt, daß bei Verkleinerung der Steilheit der Röhre z. B. durch Änderung der Speisespannung oder Alterung der Röhre bei einem bestimmten Steilheitswert die Oszillatorausgangsspannung von dem erwähnten konstanten Amplitudenwert plötzlich auf Null abfällt. Diese Tatsache, daß beim Schwingen der Oszillatorschaltung die Oszillator-Oszillatorschaltung
mit einer rückgekoppelten Verstärkerröhre

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dr. rer. nat. P. Roßbach, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 2. Juni 1955

Willem Koenraad Hofker, Hilversum (Niederlande),
ist als Erfinder genannt worden

spannung innerhalb sehr enger Grenzen konstant bleibt, ermöglicht eine marginale Überwachung mit einfachen und billigen Mitteln, insbesondere auf die Weise, wie im Anspruch 3 angegeben worden ist.

Dazu kommt noch der Vorteil, daß Verzerrungen der dem Steuergitter der Röhre zugeführten Wechselspannung auf ein Mindestmaß beschränkt werden, da die Gleichrichterzellen für diese Wechselspannung in Gegentakt geschaltet sind. Das Auftreten von unerwünschten Harmonischen wird hierbei weitgehend vermieden.

Es sind Oszillatorschaltungen bekanntgeworden, bei denen durch Vergleich des Stromes einer Bezugsspannung mit dem Strom einer durch Gleichrichtung der Oszillatorspannung erzielten Spannung eine Regelspannung erzeugt wird, die zur Steilheitsregelung der Röhre dient. Die besonders hohe Amplitudenkonstanz der Schaltung nach der Erfindung tritt hierbei nicht auf, außerdem wird die Amplitude der erzeugten Schwingungen bei einer Verkleinerung der Röhrensteilheit, anstatt plötzlich auf Null herabzufallen, allmählich zu Null abnehmen. Ferner wird hierbei auch nicht die erwähnte hohe Verzerrungsfreiheit erzielt.

In einer weiteren bekannten Oszillatorschaltung wird eine Amplitudenbegrenzung dadurch erhalten, daß im Ausgangskreis eine Impedanz mit zwei in Reihe geschalteten Gleichrichterzellen liegt, von denen jede durch eine Vorspannungsquelle blockiert ist. Überschreitet die Oszillatorausgangsspannung einen bestimmten Grenzwert, dann werden die Gleichrichterzellen wechselweise freigegeben, wodurch die Begrenzung der erzeugten Wechselspannung auftritt. Im Gegensatz zu dieser bekannten Schaltung werden bei der Erfindung beiden Gleichrichtern

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an der jeweils anderen Elektrode Spannungen mit der beträgt. Nimmt die Oszillatorspannung zu, so nimmt gleichen Polarität zugeführt, so daß eine völlig andere Wir- infolgedessen die Differenzspannung gleichfalls zu, was kung erzielt ist. eine dieser Amplitudenzunahme entgegenwirkende Ab-

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform ist nähme der veränderlichen Impedanz 18, die einen Teil zur Überwachung der Oszillatorschaltung die Erreger- 5 des im Rückkopplungskreis liegenden Spannungsteilers wicklung eines Überwachungsrelais in den Anodenkreis 15, 1, 16 bildet, zur Folge hat, während umgekehrt eine der Oszillatorröhre geschaltet, während die Gittervor- Abnahme der Oszillatorspannung eine Zunahme der verspannung der Röhre aus einer festen Vorspannung und änderlichen Impedanz 18 zur Folge hat, die der Abnahme einer Spannung zusammengesetzt ist, die einem Anzapf- der Oszillatorspannung entgegenwirkt. Die Einstellung punkt des Ausgangskreises der am Oszillatorausgang io der Oszillatorröhre 2, die im dargestellten Ausführungsliegenden Gleichrichterschaltung entnommen ist. beispiel im Α-Betrieb arbeitet, wird hierbei nicht beein-

Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der fhißt.

Zeichnungen näher erläutert. Die angegebene Amplitudenregelung bei der beschriebe-

Fig. 1 zeigt eine Oszillatorschaltung nach der Erfindung, nen Oszillatorschaltungsanordnungist besonders wirkungs-

währendin 15 voll; dies sei jetzt an Hand der in Fig. 2 dargestellten

Fig. 2 ein Spannungsdiagramm zur Erläuterung der Spannungskennlinie näher erläutert. In der graphischen

Wirkungsweise des in Fig. 1 angegebenen Oszillators dar- Darstellung ist die den Klemmen 10 und 11 der Spule 12

gestellt ist. entnommene Ausgangsspannung V_n in Abhängigkeit von

Fig. 1 zeigt eine von einem. Quarzkristall 1 in der Fre- der sich über dem Rückkopplungskreis 14,15, 1,16 ergequenz stabilisierte Oszillatorschaltung nach der Erfin- 20 benden Spannung Fj aufgetragen, wobei die letztere durch

dung, die vorteilhaft als Steueroszillator bei Träger- Änderung der Steilheit der Röhre, beispielsweise durch

frequenzfernsprechsystemen Anwendung finden kann. Änderung der Speisespannung, geändert werden kann.

In dieser Figur bezeichnet 2 eine als Oszillator ge- Wird die dem Rückkopplungskreis entnommene Spanschaltete Pentode, deren Kathode über einen von einem nung in einem Spannungsbereich von 20 dB von V_tl auf Kondensator 3 überbrückten Widerstand 4 an Erde liegt, 25 F_i2 herabgesetzt, so nimmt die Oszillatorspannung F„ während das Schirmgitter über einen Widerstand 5 mit nur um 0,1 bis 0,2 dB ab, während sie bei weiterer Herder Plusklemme 6 einer Anodenspannungsquelle ver- absetzung der Spannung V_t praktisch jäh auf den Wert bunden ist, deren Minusklemme mit Erde verbunden ist. Null herabfällt, denn der Oszillator hört bei dieser Span-Die Anode der Pentode 2 ist über die Reihenschaltung nung V_i2 plötzlich zu schwingen auf.
eines auf die Oszillatorfrequenz abgestimmten Schwin- 30 Aus dieser Figur ist somit ersichtlich, daß sogar sehr gungskreises 8 und einer Spule 9 mit der Plusklemme 6 große Änderungen der sich am Rückkopplungskreis 14,15, der Anodenspannungsquelle verbunden, während die 1, 16 ergebenden Spannung V₁ praktisch nicht auf die Oszillatorspannung den Klemmen 10, 11 einer Spule 12 Oszillatorspannung einwirken, daß diese jedoch bei einer entnommen wird, die mit der Kreisspule 13 des Schwin- gewissen Grenzspannung V_n plötzlich auf den Wert NuE gungskreises 8 gekoppelt ist. 35 herabfällt.

Mit dem Verbindungspunkt des Schwingungskreises 8 Zur Erläuterung ist nachstehend die Abhängigkeit der

und der Spule 9 ist der Rückkopplungskreis der Oszillator- Oszillatorspannung V_n von den praktisch möglichen schaltung verbunden, der aus einem von einem Konden- Änderungen der Speisespannung, der Heizspannung, der sator 14 überbrückten Spannungsteiler besteht. Der Belastung und der Temperatur angegeben.
Spannungsteiler enthält die Reihenschaltung eines Kon- 40
densatorslö, des Quarzkristalls 1 und eines Konden- Speisespannungsänderung Amplitudenänderung

sators 16, wobei die dem Verbindungspunkt des Quarz- 205 bis 235 V 0,03 dB

kristalles 1 und des Kondensators 16 entnommene Rück- Heizspannungsänderung

kopplungsspannung über einen Reihenwiderstand 17 dem 5,3 bis 7,3 V 0,025 dB

Steuergitter der Pentode 2 zugeführt wird. Dabei wird 45 Belastungsänderung

die Oszillatorfrequenz von der Reihenresonanzfrequenz 100 bis 1200 Ohm 0,01 dB

des Quarzkristalls 1 bestimmt, die in der dargestellten Temperaturänderung

Schaltungsanordnung 84 kHz beträgt. 25 bis 45° C 0,03 dB

Zur Regelung der Amplitude der Oszillatorspannung

ist parallel zum Kondensator 16 eine veränderliche Impe- 50 Die Oszillatorfrequenz wird von der Amplitudenregedanz 18 geschaltet, die aus zwei in Reihe geschalteten lung nicht nennenswert beeinflußt. Das Auftreten von Gleichrichterzellen 19, 20 besteht, deren Verbindungs- Harmonischen, insbesondere von geraden Harmonischen, punkt über einen Kopplungskondensator 21 und den wird bei der beschriebenen Oszillatorschaltung weitgehend Reihenwiderstand 17 mit dem Steuergitter der Pentode 2 beschränkt.

verbunden ist. Von diesen in Reihe geschalteten Gleich- 55 Die Tatsache, daß beim Schwingen der Oszillatorschalrichterzellen 19, 20 ist das eine Ende mit dem Ausgangs- tung die Oszillatorspannung innerhalb sehr enger Grenzen kreis 22 einer über eine Spule 23 an die Kreisspule 13 konstant bleibt, macht die Überwachung besonders einangeschlossenen Gleichrichterschaltanordnung 24 und das fach.

andere Ende mit einer konstanten Bezugsspannungsquelle Zur Überwachung der Oszillatorschaltung liegt im

verbunden, die aus einer gasgefüllten Röhre 25 besteht, 60 Anodenkreis der Oszillatorröhre 2 die Erregerwicklung 29 die über einen Widerstand 26 mit der Plusklemme 6 der eines Überwachungsrelais mit einem Ruhekontakt 30, die Anodenspannungsquelle verbunden ist. eine Alarmvorrichtung 31 steuert, während ein Anzapf-

Bei der beschriebenen Schaltungsanordnung wird zur punkt des Ausgangswiderstandes 27 der Gleichrichter-Amplitudenregelung der Wert der Rückkopplungsspan- schaltung über einen Widerstand 28 mit dem Steuernung durch die in den Steuergitterkreis geschaltete ver- 65 gitter der Oszillatorröhre verbunden ist. Die Alarmänderliche Impedanz 18 geregelt. Der Wert dieser Impe- vorrichtung 31 wird beim Wegfallen der Oszillatorspandanz wird von dem Spannungsunterschied zwischen der nung wirksam, denn das Wegfallen der Oszillatorspannung Ausgangsspannung der Gleichrichterschaltanordnung 24 bewirkt einen Wegfall der Spannung am Ausgangswiderund der der gasgefüllten Röhre 25 entnommenen Bezugs- stand 27 der Gleichrichterschaltung 24, was zur Folge spannung bestimmt, wobei die letztere beispielsweise 85 V 70 hat, daß die negative Gittervorspannung der Röhre zu-

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nimmt und somit der Anodenstrom der Röhre 2 abnimmt; stärkerröhre zugeführt wird und der Steuergitterkreis diese Anodenstromabnahme bewirkt, daß das Überwa- eine zur Amplitudenregelung dienende veränderliche chungsrelais abfällt und die Alarmvorrichtung 31 be- Impedanz enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die tätigt. An die Überwachungsapparatur brauchen dabei veränderliche Impedanz mindestens zwei in Reihe gekeine besonderen Anforderungen gestellt zu werden. 5 schaltete Gleichrichterzellen (19, 20) enthält, deren An dieser Stelle sei bemerkt, daß an Stelle des A-Betrie- Verbindungspunkt mit dem Steuergitter der Verbes auch eine andere Röhreneinstellung möglich ist, bei- stärkerröhre gekoppelt ist und daß das eine Ende dieser spielsweise der B- oder C-Betrieb. Reihenschaltung mit dem Ausgangskreis einer am Schließlich werden nachstehend die wichtigsten An- Oszillator liegenden Gleichrichterschaltung (23, 24) gaben der in Fig. 1 dargestellten Oszillatorschaltung auf- io und das andere Ende mit einer konstanten Bezugsgeführt: Spannungsquelle (25) derart verbunden ist, daß zur

Einstellung der veränderlichen Impedanz die AusPentode 2 E 83 F gangsspannung der Gleichrichterschaltung in der

Gleichrichterzellen 19, 20 OA 73 Stromdurchlaßrichtung der Gleichrichterzellen gegen

Gasgefüllte Röhre 25 85 A 2 ₁₅ fo_e f_est_e Bezugsspannung geschaltet ist.

Brennspannung 85 V 2. Oszillatorschaltanordnung nach Anspruch 1, da-

L₉ 60 mH durch gekennzeichnet, daß die Oszillatorröhre für

C₁₄ 20 000 pF Α-Betrieb eingestellt ist.

C₁₅ 300 pF 3. Oszillatorschaltanordnung nach Anspruch 1 oder

C₁₆ 1000 pF ₂₀ 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Überwachung der

Q des Kristalls 25 000 Oszillatorschaltanordnung in den Anodenkreis der

Übersetzungsverhältnis der Spulen 23 Oszillatorröhre die Erregerwicklung eines Überwa-

und 13 2:1 chungsrelais aufgenommen ist, während die Gittervorspannung der Röhre aus einer festen Gittervor-

Der aus den Gleichrichterzellen bestehende veränder- 35 spannung und einer Spannung zusammengesetzt ist,

liehe Widerstand schwankt zwischen etwa 100 kOhm bis die einem Anzapfpunkt des Ausgangskreises der

Ohm. am Oszillatorausgang liegenden Gleichrichterschaltung

τ, entnommen ist.

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Oszillatorschaltanordnung mit einer rückgekop- 30 In Betracht gezogene Druckschriften:

pelten Verstärkerröhre, bei der die Rückkopplungs- Deutsche Patentschrift Nr. 863 219;

spannung über einen die Oszillatorfrequenz bestim- USA.-Patentschrift Nr. 2 693 536;

menden Reihenkreis dem Steuergitterkreis der Ver- Philips' Technische Rundschau, März 1953, S. 268.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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