DE1095894B

DE1095894B - In der Frequenz regelbarer Transistoroszillator

Info

Publication number: DE1095894B
Application number: DEN18368A
Authority: DE
Inventors: Johannes Noordanus; Marcel Antoine Arnold Gh Marie
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1959-05-23
Filing date: 1960-05-19
Publication date: 1960-12-29
Also published as: NL107322C; NL239492A; US3192487A; GB954053A; FR1257992A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf einen in der Frequenz regelbaren Transistoroszillator, ζ. B. zur Verwendung in Frequenzmodulations- bzw. Frequenznachregelungsschaltungen. Sie bezweckt insbesondere, eine Oszillatorvorrichtung zu schaffen, deren Amplitude und Frequenz praktisch unabhängig sind von dem Stromverstärkungsfaktor und von anderen charakteristischen Größen des Transistors, so daß der Einfluß von Temperaturschwankungen u. dgl. auf ein Mindestmaß herabgesetzt wird. Sie bezweckt weiter, einen gesonderten, die Modulation bewerkstelligenden Transistor ähnlich einer Reaktanzröhre zu ersparen und dennoch eine sich annähernd linear mit einer Steuergröße verändernde Frequenzänderung zu ermöglichen.

In einer bekannten Frequenzmodulation-Oszillatorvorrichtung dieser Art wird die Steuergröße zum Vermeiden unerwünschter Amplitudenmodulation gleichzeitig an zwei Elektroden des Transistors zugeführt. Die dazu erforderliche Einstellung ist verhältnismäßig stark von dem benutzten Transistorexemplar abhängig. Der erhaltene Frequenzhub kann sich verhältnismäßig gut mit der Steuergröße ändern, ist aber auch stark abhängig von dem verwendeten Exemplar des Transistors.

Der Erfindung liegt die bisher bei Transistoroszillatoren unbemerkt gebliebene Erscheinung zugrunde, daß unter Umständen Kollektor-Basis-Gleichrichtung im Transistor auftreten kann. Diese Erscheinung wird in der Vorrichtung nach der Erfindung benutzt, um einen von der Voreinstellung des Transistors abhängigen zusätzlichen Strom durch den Oszillatorkreis zu führen, der gegenüber der Kreisspannung in der Phase verschoben ist und somit eine Verstimmung des Oszillators herbeiführt.

Die Erfindung hat das Merkmal, daß die über dem Oszillatorresonanzkreis erzeugte Spannung den Transistor nur während eines Teiles seiner Schwingungsperiode leitend macht und mit so hoher Amplitude am Kollektor des Transistors auftritt, daß während eines durch den Transistorvorstrom regelbaren Teiles der Schwingungsperiode das Vorzeichen des Gesamtkollektorstroms im Transistor umkehrt.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel und

Fig. 2 Spannungs- bzw. Strom-Zeit-Diagramme zur Erörterung der Fig. 1 zeigt.

Die Vorrichtung nach Fig. 1 enthält einen Grenzschicht-Transistor 1, der mittels eines Kollektor-Emitter-Rückkopplungskreises 2 als Oszillator mit einer in erster Linie durch die Abstimmfrequenz des Kreises 2 bedingten Frequenz geschaltet ist. Um die Änderung der Frequenz mit Temperatur- bzw. Speisespannungsschwankungen zu verringern, ist die Basiselektrode des Transistors 1 für die Oszillatorschwingungen mittels eines Kondensators 3 geerdet, während in der Emitterleitung ein verhältnis-In der Frequenz regelbarer
Transistoroszillator

Anmelder:

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

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Walther, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 23. Mai 1959

Johannes Noordanus
und Marie Marcel Antoine Arnold Ghislain Verstraelen,

Hilversum (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

mäßig großer Widerstand 4 verwendet wird. Die Basisvorspannung wird mittels eines Spannungsteilers 5, 6 erzeugt.

In Fig. 2 A bis 2 D ist die Situation am Anfang des Frequenzregelbereichs veranschaulicht, wobei noch praktisch keine Kollektor-Basis-Gleichrichtung auftritt. Über dem Kreis 2 wird eine praktisch sinusförmige Spannung Fjfc (Fig. 2A) erzeugt. Infolge der Voreinstellung mittels der Widerstände 4, 5 und 6, wobei auch die zusätzlichen, infolge der Emitter-Basis-Gleichrichtung diese Widerstände durchfließenden Ströme berücksichtigt werden sollen, werden lediglich die oberhalb der gestrichelten Linie in Fig. 2A liegenden Spitzen der Spannung Vjc den Transistor öffnen. Der alsdann fließende Emitterstrom i_e ist in Fig. 2 B gezeigt. Dieser Strom erzeugt einen nahezu

ähnlichen Kollektorstrom i_c (Fig. 2D) und eine nahezu sinusförmige Kollektorspannung V₀ (Fig. 2C), wodurch die Schwingung aufrechterhalten wird.

Durch Zuführen einer Regelgröße an die Klemme 10 ändert sich die Situation, wie dies in den Fig. 2E bis 2 H angegeben ist. Der durch die gestrichelte Linie in Fig. 2E angegebene Schwellwert, den die Kreisspannung F^ überschreiten soll, um Stromführung im Transistor hervorzurufen, sinkt herab infolge des Regelstroms /.

009 680/372

Infolgedessen fließt der Emitterstrom i_e während einer längeren Zeit und erreicht eine höhere Amplitude (Fig. 2F). Die entsprechende Kollektorspannung F_c hat die in Fig. 2 G dargestellte Gestalt. In dem Augenblick b, in dem diese Spannung den zwischen dem Kollektor und der Basis vorherrschenden Gleichspannungsunterschied überschreitet, tritt Kollektor-Basis-Gleichrichtung auf. Die positiven Spitzen der Spannung V₀ werden somit abgeplattet, und der Strom i_c kehrt sein Vorzeichen um (Fig. 2H). Die Spannung über der Kreiskapazität ist in dem Augenblick b praktisch konstant, so daß der diese Kapazität durchfließende Strom Null wird. Der negative Strom durch die Kreisinduktivität fließt alsdann durch die Kollektor-Basis-Strecke ab und ändert sich darauf annähernd linear mit der Zeit mit einer durch diese Induktivität und die Größe der über ihr erzeugten Spannung bedingten Neigung. Er fließt bis zu dem Augenblick c, in dem der Emitterstrom i_e (Fig. 2F) auf einen Wert gesunken ist, der dem linear zugenommenen Strom durch die Kreisinduktivität entspricht (Fig. 2H). Die Spannung V_c setzt von dem Augenblick c her wieder ihren sinusförmigen Verlauf fort. Die Periode der sinusförmigen Schwingung ist infolgedessen um die Zeit b-c verlängert, so daß die erzeugte Frequenz entsprechend niedriger wird.

Während des Zeitintervalls d-a ist der Transistor somit gesperrt, und der Kreis 2 schwingt frei in seiner Eigenfrequenz. Während der Zeitintervalle a-b und c-d ist der Transistor entsperrt und liefert dem Kreis Energie. Während des Intervalls b-c bildet die Kollektor-Basis-Strecke des Transistors nahezu einen Kurzschluß parallel mit dem Kreis, wobei der Energieüberschuß abgeführt und die Periodendauer der erzeugten Schwingungen verlängert wird. Bei zunehmendem Emitterstrom ist die Schwingung zum Aufschaukeln geneigt, d. h., die Zeiten a-b und c-d werden etwas kurzer. Infolge der festen Voreinstellung der Basis-Emitter-Spannung setzt die Begrenzung infolge Kollektor-Basis-Gleichrichtung bei praktisch gleichbleibender Amplitude ein, wodurch Amplitudenänderungen infolge der Regelung unterdrückt werden. Die Dauer b-c und die Größe (Fig. 2H) des durch diese Gleichrichtung erzeugten umgekehrten Stroms durch den Kreis 2 nehmen jedoch stark zu, so daß die Frequenz des Oszillators niedriger wird. Es zeigt sich in der Praxis, daß die erzielte Frequenzänderung nahezu proportional mit dem Steuerstrom ist, der über die Klemme 10 dem Emitter des Transistors zugeführt wird.

In einem praktischen Ausführungsbeispiel wurde ein Transistor 1 des Typs OC/170 verwendet. Die Schaltelemente hatten die nachfolgenden Werte:

	4	Induktivitäten
Kondensatoren	Widerstände	9 = 12 μΗ 12= ImH
3 = 4700 pF 7 = 3900 pF ⁵ 8= 22OpF 11 = 220 pF 13= 15OpF 14 = 2200 pF	4 = 5 = 6 = 15 =
	= 3,3 kOhm = 2,2 kOhm = 2,2 kOhm = 5,6 kOhm

Die Speisespannung war 12 V, die erzeugte Frequenz MHz, die über 75 kHz mittels eines Stroms von 2 mA oder einer Spannung von 12 V an der Klemme 10 verstimmbar ist.

Gewünschtenfalls kann der Kondensator 11 weggelassen werden, so daß auch die Induktivität 12 entbehrlich ist und die Kollektorspeisung über die Induktivität 9 erfolgt. Um auch die negativen Spitzen der erzeugten Schwingung zu begrenzen, kann weiter ein Gleichrichter 20 zwischen den Kreis 2 und die auf einer konstanten Vorspannung gehaltene Basis des Transistors 1 eingeschaltet werden. Dieser Gleichrichter ist z. B. des Typs OA 9. Bei gleichen Werten der Widerstände 5 und 6 ergibt sich eine symmetrische Begrenzung.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. In der Frequenz regelbarer Transistor-Sinusoszillator, dadurch gekennzeichnet, daß die über dem Oszillatorresonanzkreis erzeugte Spannung den Transistor lediglich während eines Teiles seiner Schwingungsperiode leitend macht und alsdann mit so hoher Amplitude an dem Kollektor des Transistors auftritt, daß während eines durch den Transistorvorstrom regelbaren Teiles der Schwingungsperiode der Gesamtkollektorstrom im Transistor sein Vorzeichen umkehrt.

2. Oszillator nach Anspruch 1 mit Arbeitspunktstabilisierung mittels eines Emitterwiderstandes und eines Basisspannungsteilers, dadurch gekennzeichnet, daß mittels des dem Emitter zugeführten Regelstromes gleichzeitig der Teil der Schwingungsperiode, währenddessen der Transistor leitend wird, und der Teil, währenddessen der Gesamtkollektorstrom sein Vorzeichen umkehrt, in dem gleichen Sinne geregelt werden, wobei Änderungen der Oszillatoramplitude in Abhängigkeit von dem Regelstrom unterdrückt werden.

3. Oszillator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Amplitudenbegrenzungsgleichrichter zwischen dem Oszillatorkreis und einem Punkt bestimmten Potentials, vorzugsweise der Basis des Transistors, eingeschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

ι 009 680/372 12.60