Schaltungsanordnung zur Steuerung der Frequenz eines astabilen Multivibrators
Die Erfindung bezieht sich auf Schaltungen zur Steuerung der Frequenz einer selbstschwingenden
Multivibratorschaltung. Solche Schaltungen schwingen bekanntlich mit einer durch
ein oder mehrere im Steuerkreis der verwendeten Röhre(n) eingeschalteten Zeitkonstantenglieder
bestimmten Frequenz, die z. B. durch Änderung des Kippeinsatzpunktes, beispielsweise
durch Veränderung der Gittervorspannung einstellbar ist. Steuert man nun derartige
Kippschaltungen mit einer stetig veränderlichen Spannung, z. B. einer Modulationsspannung,
so läßt sich als Ausgangsspannung ein in der Frequenz modulierter Träger erzielen.
Sobald jedoch die Größenordnung der Steuerfrequenz, d. h. die Größenordnung
der Mo#dulationsfrequenz, in die Größenordnung der Trägerfrequenz, d. h.
der Nennfrequenz des Kippschwingers bei Gittersteuerung, kommt, kann die Modulationsspannung
infolge des kapazitiven Einflusses des Zeitkonstantengliedes nicht mehr ungeschwächt
an das Steuergitter gelangen. In diesem Fall erhält man am Ausgang des Multivibrators
einen modulierten Träger, dessen Modulationsgrad von der Frequenz der Modulationsspannung
abhängt. Außerdem tritt noch eine starke Amplitudenmodulation auf. Diesen Nachteil
vermeidet die Erfindung.Circuit arrangement for controlling the frequency of an astable multivibrator The invention relates to circuits for controlling the frequency of a self-oscillating multivibrator circuit. Such circuits are known to oscillate at a frequency determined by one or more time constant elements switched on in the control circuit of the tube (s) used. B. can be adjusted by changing the tilting point, for example by changing the grid bias. If you now control such flip-flops with a continuously variable voltage, z. B. a modulation voltage, a frequency-modulated carrier can be achieved as the output voltage. However, as soon as the magnitude of the control frequency, i. H. the order of magnitude of the modulation frequency, in the order of magnitude of the carrier frequency, d. H. the nominal frequency of the oscillating oscillator with grid control, the modulation voltage can no longer reach the control grid without being weakened due to the capacitive influence of the time constant element. In this case, a modulated carrier is obtained at the output of the multivibrator, the degree of modulation of which depends on the frequency of the modulation voltage. There is also a strong amplitude modulation. The invention avoids this disadvantage.
Die Erfindung besteht bei einem Multivibrator, dessen Steuergitter
mit einem die Periodendauer der erzeugten Schwingungen mitbestimmenden Zeitkonstantenglied
und über elektronische Schalter mit einem festen Bezugspotential verbunden ist und
in dessen Kathodenkreis ein Widerstand liegt, darin, daß die Frequenz des Kippgenerators
durch Anwendung einer stetig veränderlichen Spannung in an sich be-
kannter
Weise verändert wird und daß der elektronische Schalter derart angeordnet ist, daß
das Steuergitterpotential keinen das Bezugspotential in negativer Richtung überschreitenden
Wert annehmen kann.The invention consists in a multivibrator whose control grid is connected to a time constant element that co-determines the period of the generated vibrations and via electronic switches to a fixed reference potential and in the cathode circuit of which there is a resistor, in that the frequency of the oscillating generator is increased by applying a continuously variable voltage in loading per se known manner is changed, and that the electronic switch is arranged such that the control grid potential can not accept a reference potential border value in the negative direction.
Die elektronischen Schalter sind vorzugsweise zwei Dioden, derenKathoden
mit je einemSteuergitter und deren Anoden mit dem Bezugspotential verbunden
sind.The electronic switches are preferably two diodes, the cathodes of which are each connected to a control grid and the anodes of which are connected to the reference potential.
Es ist zwar bei Multivibratorschaltungen vorgeschlagen worden, zur
Stabilisierung der Frequenz die Steuergitter der Multivibratorröhren über Gleichrichter
mit einem Punkt festen Potentials zu verbinden, doch sind dort die Gleichrichter
so angeordnet, daß das Gitterpotential das Bezugspotential in positiver Richtung
nicht merklich übersteigen kann.Although it has been proposed in multivibrator circuits for
Stabilization of the frequency of the control grid of the multivibrator tubes via rectifiers
to be connected to a point of fixed potential, but the rectifiers are there
arranged so that the grid potential is the reference potential in the positive direction
can not noticeably exceed.
Außerdem ist eine Frequenzteilerschaltung mit einem Sperrschwinger
bekannt, bei der das Steuergitter der Sperrschwingerröhre über eine Diode mit einem
festen Potential verbunden ist. Bei dieser bekannten Schaltung ist jedoch nicht
die Kippfrequenz regelbar.In addition, there is a frequency divider circuit with a blocking oscillator
known, in which the control grid of the blocking resonator tube via a diode with a
fixed potential is connected. In this known circuit, however, is not
the tilt frequency can be regulated.
Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Modulationsspannung
den über einen gemeinsamen Widerstand mit einem festen Potential verbundenen Kathoden
zweier Verstärkerröhren eines Multivibrators zugeführt.In a preferred embodiment of the invention, the modulation voltage
the cathode connected to a fixed potential via a common resistor
fed to two amplifier tubes of a multivibrator.
Die Erfindung wird im folgenden an Hand eines in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiels näher erläutert: In Fig. 1 ist ein Mültivibrator mit
zwei Röhren 1
und 2 dargestellt, deren Anoden über Widerstände 3
und
4 und deren Steuergitter über Widerstände 5
und 6 mit der Betriebsspannung
UB verbunden sind. Die Anode der Röhre 1 ist über einen Kondensator
7
mit dem Steuergitter der Röhre 2 und die Anode. der Röhre 2 über einen Kondensatür
8 mit dem Steuergitter der Röhre 1 verbunden. Die Frequenz bzw. der
Kippeinsatzpunkt des soweit bekannten Multivibrators ist durch die Bemessung der
zwischen Anode und Steuergitter der Röhren liegenden Zeitkonstantenglieder sowie
durch die Betriebsspannungen bestimmt. Eine Regelung der Frequenz kann beispielsweise
durch Veränderung der Gleichspannung am Steuergitter der Röhren vorgenommen werden,
indem zwischen UB Lind den dem Gitter abgewandten Enden der Widerstände
5 und 6 eine weitere. variable Spannung geschaltet wird. Soll jedoch
eine solche Frequenzregelung zur Erzeugung eines frequenzmodulierten Trägers ausg
,enutzt werden, bei dem die Trägerfrequenz und die Modulationsfrequenz in einer
Größenordnung liegen, so ergibt sich eine Schwierigkeit dadurch, daß
durch
den kapazitiven Einfluß der Zeitkonstantenglieder (5, 8 bzw.
6,7) die höheren Modulationsfrequenzen nicht ungeschwächt zum Steuergitter
gelangen können. Dadurch wird der Modulationsgrad des Trägers frequenzabhängig.
Diese Schwierigkeit wird überwunden, wenn die Kathoden beider Röhren über einen
gemeinsamen Kathodenwiderstand9 an Masse gelegt werden und die Aussteuerung des
Multivibrators im Kathodenkreis erfolgt. Auch in diesem Fall ergibt sich aber keine
zufriedenstellende Arbeitsweise des Multivibrators, da der Steuerbereich einer solchen
Anordnun- relativ klein ist. Hier setzt die Erfindung ein, indem die Steuergitter
der Röhren 1 und 2 über je eine Diode 10 und 11 mit
einem Bezugspotential, z. B. Masse, verbunden werden, und zwar derart, daß die Dioden
geöffnet sind, sobald die Spannung am Steuergitter das Bezugspotential in negativer
Richtung überschreitet. Dadurch wird erreicht, daß der Entladevorgang der Zeitkonstantenglieder
immer bei einem festen Potential beginnt. Die Entladedauer bis zum Erreichen des
Kippunktes hängt in diesem Falle nur vom Kathodenpotential ab.The invention is explained in more detail below with reference to an embodiment shown in the drawings: In Fig. 1 , a garbage vibrator with two tubes 1 and 2 is shown, whose anodes via resistors 3 and 4 and their control grid via resistors 5 and 6 with the operating voltage UB are connected. The anode of the tube 1 is connected via a capacitor 7 to the control grid of the tube 2 and the anode. of the tube 2 is connected to the control grid of the tube 1 via a condenser door 8 . The frequency or the point at which the multivibrator starts to break is determined by the dimensioning of the time constant elements between the anode and the control grid of the tubes and by the operating voltages. The frequency can be regulated, for example, by changing the DC voltage at the control grid of the tubes by placing another between UB and the ends of the resistors 5 and 6 facing away from the grid. variable voltage is switched. If, however, such a frequency control is to be used to generate a frequency-modulated carrier in which the carrier frequency and the modulation frequency are of the same order of magnitude, a difficulty arises because the capacitive influence of the time constant elements (5, 8 or 6.7 ) the higher modulation frequencies cannot reach the control grid without being weakened. This makes the degree of modulation of the carrier frequency-dependent. This difficulty is overcome if the cathodes of both tubes are connected to ground via a common cathode resistor9 and the multivibrator is controlled in the cathode circuit. In this case, too, the multivibrator does not work satisfactorily, since the control range of such an arrangement is relatively small. This is where the invention comes into play in that the control grids of the tubes 1 and 2 each have a diode 10 and 11 with a reference potential, e.g. B. ground, are connected in such a way that the diodes are opened as soon as the voltage at the control grid exceeds the reference potential in the negative direction. This ensures that the discharge process of the time constant elements always begins at a fixed potential. In this case, the discharge time until the tipping point is reached only depends on the cathode potential.
Die Wirkungsweise der soweit beschriebenen Schaltung wird im folgenden
an Hand der Kurvenform 12 und 13 beschrieben: Diese zeigen den Verlauf der
Gitterspannung 12 der Röhre 1, wobei die Betrachtung von dem Zustand der
gesperrten Röhre ausgehen soll. Im negativsten Punkt des Gitterspannungsverlaufs
ist diese Spannung gleich dem festen Bezugspotential, da wegen der Diode
10 diese Spannung nicht negativer werden kann als das Bezugspotential. Die
Entladung des Zeitkonstantengliedes erfolgt nach einer e-Funktion, bis die Röhre
1 öffnet. In diesem Fall tritt am Anodenwiderstand 3 ein Spannungsabfall
auf, der über den Kondensator 7 auf das Gitter der Röhre 2 einwirkt und dadurch
den Anodenstrorn in der Röhre 2 so verringert, daß die Spannung an der Anode dieser
Röhre ansteigt. Dieser positive Spannungsanstieg an der Anode der Röhre 2 wirkt
wiederum über den Kondensator 8 auf das Gitter der Röhre, 1 ein und
beschleunigt so das Ansteigen des Anodenstromes in Röhre 1. Die so erzielte
starke Rückkopplung hat ein starkes Absinken des Gitterpotentials der Röhre 2 bis
zur völligen Sperrung dieser Röhre und darüber hinaus bis zur öffnung der Diode
11 zur Folge, so daß nunmehr das Gitter der Röhre 2 an dem festen Bezug otential
lieg ZISP gt. Die ganze Multivibratorschaltung ist also in einen anderen Zustand
gekippt, bei dem die Röhre 1 geöffnet und die Röhre 2 g gesperrt ist. Der
entsprechende Anodenspannungsverlauf ist mit 13
bezeichnet. Bei der Sperrung
der Röhre 2 wird also durch die Wirkung der Diode 11 verhindert, daß das
Steuergitter einen Wert annehmen kann, der das feste Bezugspotential in negativer
Richtung überschreitet. Der Entladevorgang bei beiden Röhren, d. h. bei beiden
Zeitkonstantengliedern, geht also stets von diesem Potential aus. Das hat zur Folge,
daß bei einer Regelung der Kathodenspannung beider Röhren keine Einengung des Aussteuerbereiches
durch ein Mitlaufen der Elektrodenspannungen erfolgen kann. Die entsprechenden Sparmungsverläufe
an Gitter und Anode der Röhre 2 sind in der Phase entsprechend um 1801
verschoben.
Bei der Schaltung nach Fig. 1 sind gleiche Zeitkonstantenglieder angenommen.
Für den Fall, daß die öffnungsdauer der beiden Röhren unterschiedlich sein soll,
können die Zeitkonstantenglieder ebenfalls verschieden bemessen sein. Eine in der
Praxis ausgeführte Schaltung gemäß Fig. 1 ist in Fig. 2 dargestellt.
In dieser Schaltung sind Schaltungselemente, die denen in Fig.
1 entsprechen, mit gleichen Bezugszeichen versehen. In dem dargestellten
Beispiel gelang es durch Einführung der Dioden 10 und 11 den ausnutzbaren
Modulationsbereich von 200 auf 500 kHz zu erhöhen; die gleichzeitig auftretende
Amplitudenmodulation ging dabei von 50 auf 20 1/o zurück.The mode of operation of the circuit described so far is described below with reference to the waveforms 12 and 13 : These show the course of the grid voltage 12 of the tube 1, the consideration being based on the state of the blocked tube. At the most negative point of the grid voltage curve, this voltage is equal to the fixed reference potential, since, because of the diode 10, this voltage cannot become more negative than the reference potential. The time constant element is discharged according to an exponential function until tube 1 opens. In this case, a voltage drop occurs at the anode resistor 3 , which acts on the grid of the tube 2 via the capacitor 7 and thereby reduces the anode current in the tube 2 so that the voltage at the anode of this tube increases. This positive increase in voltage at the anode of tube 2 in turn acts via the capacitor 8 on the grid of tube 1 and thus accelerates the increase in the anode current in tube 1. The strong feedback achieved in this way has a sharp drop in the grid potential of tube 2 to complete closure of this tube and also to the opening of the diode, so that now the grid of the tube 2 at the fixed reference otential lie ZISP gt addition, 11 result. the whole multivibrator circuit is thus tilted in a different state, in which the tube 1 is opened and the tube 2 g is locked. The corresponding anode voltage curve is denoted by 13. When the tube 2 is blocked, the action of the diode 11 prevents the control grid from being able to assume a value which exceeds the fixed reference potential in the negative direction. The discharge process for both tubes, i. H. for both time constant members, so always start from this potential. The consequence of this is that when the cathode voltage of both tubes is regulated, the modulation range cannot be narrowed by the electrode voltages running along. The corresponding savings curves on the grid and anode of the tube 2 are shifted in phase by 1801 accordingly. In the circuit according to FIG. 1 , the same time constant elements are assumed. In the event that the opening times of the two tubes are to be different, the time constant elements can also be dimensioned differently. A circuit according to FIG. 1 implemented in practice is shown in FIG. In this circuit, circuit elements which correspond to those in FIG. 1 are provided with the same reference numerals. In the example shown, it was possible to increase the usable modulation range from 200 to 500 kHz by introducing diodes 10 and 11; the amplitude modulation occurring at the same time decreased from 50 to 20 1 / o.