DE1146139B

DE1146139B - Circuit for stabilizing the frequency of a transistor oscillator

Info

Publication number: DE1146139B
Application number: DEJ18124A
Authority: DE
Inventors: Rainer Von Der Ohe
Original assignee: Interessengemeinschaft fuer Rundfunkschutzrechte GmbH Schutzrechtsverwertung and Co KG
Current assignee: Interessengemeinschaft fuer Rundfunkschutzrechte GmbH Schutzrechtsverwertung and Co KG
Priority date: 1960-05-13
Filing date: 1960-05-13
Publication date: 1963-03-28

Description

Schaltung zur Stabilisierung der Frequenz eines Transistoroszillators Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Stabilisierung der Frequenz eines Transistoroszillators. Insbesondere bei UKW-Transistorempfängern ändert sich die Oszillatorfrequenz stark, wenn die Speisespannung des Empfängers nicht konstant ist, wie z. B. bei Versorgung aus einer Wagenbatterie bei einem Autosuper. Diese Erscheinung ist darauf zurückzuführen, daß sich die Transistorkapazitäten mit der angelegten Speisespannung ändern. Besonders störend tritt diese Tatsache bei Transistoroszillatoren für sehr hohe Frequenzen in Erscheinung, weil dann die inneren Transistorkapazitäten einen wesentlichen Bestandteil der Schwingkreiskapazität darstellen.Circuit for stabilizing the frequency of a transistor oscillator The invention relates to a circuit arrangement for stabilizing the frequency a transistor oscillator. This is changing, especially with VHF transistor receivers the oscillator frequency is strong if the supply voltage of the receiver is not constant is, such as B. when supplying from a car battery in a car super. These Appearance is due to the fact that the transistor capacities with the change the applied supply voltage. This fact is particularly troublesome with transistor oscillators for very high frequencies, because then the internal transistor capacitances represent an essential part of the resonant circuit capacity.

Zur Verminderung der Frequenzänderungen durch schwankende Speisespannung ist es bekannt, die Speisespannung zu stabilisieren. Derartige Schaltungen erfordern aber einen sehr großen Aufwand, und die Batteriespannung steht nicht mit ihrer ganzen Größe für den Empfänger zur Verfügung.To reduce the frequency changes caused by fluctuating supply voltage it is known to stabilize the supply voltage. Such circuits require but a very big hassle and the battery voltage is not at all up to date Size available for the recipient.

Es ist ferner bekannt, bei einer Röhrenschaltung zur Konstanthaltung der Frequenz bei Änderungen der Speisespannung eine Reaktanzröhre zu verwenden, bei der eine den Schwankungen der Speisespannung direkt proportionale Spannung als Gittervorspannung benutzt wird. Außerdem werden bei dieser Schaltung die Anoden- und Schirmgitterspannungen durch eine Glimmstrecke stabilisiert. Der Aufwand ist also sehr beträchtlich.It is also known to keep a tube circuit constant the frequency to use a reactance tube when the supply voltage changes, in the case of a voltage directly proportional to the fluctuations in the supply voltage as Grid bias is used. In addition, the anode and screen grid voltages stabilized by a glow path. The effort is so very considerable.

Es ist auch eine Transistoroszillatorschaltung bekannt, die eine von der Oszillatoramplitude abhängige Nachstimmeinrichtung enthält. In dieser bekannten Schaltung liegt eine Halbleiterdiode in Reihe mit einem Kondensator parallel zum Schwingungskreis. Eine Änderung der Oszillatoramplitude bewirkt eine Änderung des dynamischen Widerstandes der Diode, der mit dem in Reihe geschalteten Kondensator die Frequenzkompensation vornimmt. Diese Diodenstrecke stellt aber für den Oszillator eine Belastung dar, die besonders bei hohen Frequenzen unerwünscht ist. Außerdem wird die Frequenzkompensation nicht direkt von den Speisespannungsänderungen gesteuert, sondern von der Oszillatoramplitude, die nicht nur von der Speisespannung abhängt. Auch die Stärke des empfangenen Senders hat einen Einfluß auf die Oszillatoramplitude, insbesondere bei selbstschwingenden Mischstufen.There is also known a transistor oscillator circuit which is one of the oscillator amplitude-dependent retuning device contains. In this well-known A semiconductor diode is connected in series with a capacitor in parallel with the circuit Oscillation circuit. A change in the oscillator amplitude causes a change in the dynamic resistance of the diode with the capacitor connected in series performs the frequency compensation. However, this diode path provides for the oscillator a load that is particularly undesirable at high frequencies. aside from that the frequency compensation is not controlled directly by the changes in the supply voltage, but on the oscillator amplitude, which not only depends on the supply voltage. The strength of the received transmitter also has an influence on the oscillator amplitude, especially with self-oscillating mixer stages.

Bei einer anderen bekannten Schaltung liegt parallel zum frequenzbestimmenden Kondensator die Reihenschaltung eines Kondensators und einer spannungsabhängigen Kapazität, deren Wert entweder von der Oszillatoramplitude oder von einer den Speise-Spannungen direkt proportionalen Spannung abhängt. Diese Schaltung erfordert eine große Steuerspannung und ergibt nur geringe Kapazitätsänderungen.Another known circuit is parallel to the frequency-determining circuit Capacitor the series connection of a capacitor and a voltage-dependent one Capacitance, the value of which depends either on the oscillator amplitude or on one of the supply voltages directly proportional voltage depends. This circuit requires a large control voltage and results in only minor changes in capacity.

Ferner ist eine Schaltung vorgeschlagen worden, bei der eine als Kapazität benutzte Diode zur Kompensation der durch die Inkonstanz der Speisespannungsquelle bedingten Änderungen verwendet wird. Die Diode wird dabei im Sperr- oder Durchlaßbereich betrieben, je nachdem, ob die Spannungsquelle nach unten oder nach oben vom normalen Wert abweicht. Zur Erzeugung der Vorspannung der Diode wird eine Brückenschaltung benutzt, die einen oder zwei spannungsabhängige Widerstände enthält. Auch hier ist der Aufwand sehr groß.Furthermore, a circuit has been proposed in which one as a capacitance Diode used to compensate for the inconsistency of the supply voltage source conditional changes is used. The diode is in the reverse or forward range operated depending on whether the voltage source is down or up from normal Value deviates. A bridge circuit is used to generate the bias voltage of the diode used, which contains one or two voltage-dependent resistors. Here too is the effort is very great.

Bei einer weiteren bekannten Schaltung erfolgt eine Kompensation der durch Speisespannungsänderungen bedingten Änderungen der Oszillatorfrequenz durch eine elektromechanische Anordnung, d. h., die Nachstimmung erfolgt durch einen Metallstreifen, der seinerseits von einem Bimetallstreifen oder einem Solenoid bewegt wird. Diese Anordnung ist infolgedessen sehr aufwendig und sehr ungenau.In another known circuit, the compensation takes place changes in the oscillator frequency caused by changes in the supply voltage an electromechanical arrangement, d. i.e., the retuning is done by means of a metal strip, which in turn is moved by a bimetal strip or a solenoid. These As a result, the arrangement is very complex and very imprecise.

Die Erfindung vermeidet die genannten Nachteile und zeigt eine auch gegenüber dem älteren Vorschlag einfachere Lösung, die Oszillatorfrequenz eines UKW-Überlagerungsempfängers von Änderungen der Speisespannung und gegebenenfalls von Temperaturschwankungen unabhängig zu machen.The invention avoids the disadvantages mentioned and also shows one compared to the older proposal, a simpler solution, the oscillator frequency of a VHF heterodyne receiver of changes in the supply voltage and, if necessary to make it independent of temperature fluctuations.

Die Erfindung geht aus von einer Transistoroszillatorschaltung, die eine Nachstimmeinrichtung zur Kompensation der sich bei ändernder Speisespannung und/oder bei Temperaturschwankungen ergebenden Frequenzabweichungen enthält, wobei die Nachstimmeinrichtung von einer Gleichspannung oder einem Gleichstrom beeinflußt wird, die (der) von der Speisespannung abhängt. Erfindungsgemäß wird die Nachstimmeinrichtung zusätzlich von dem im Emitter-Kollektor-Kreis fließenden Strom bzw. einer davon abhängigen Spannung gesteuert.The invention is based on a transistor oscillator circuit which a retuning device to compensate for the changing supply voltage and / or contains frequency deviations resulting from temperature fluctuations, wherein the retuning device from a DC voltage or a direct current is influenced, which (which) depends on the supply voltage. According to the invention the retuning device additionally from the one flowing in the emitter-collector circuit Current or a voltage dependent on it controlled.

Es ist zwar auch schon eine Oszillatorschaltung mit Spitzentransistoren bekanntgeworden, bei der durch Temperaturänderungen bedingte Frequenzänderungen durch eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Transistors kompensiert werden. Auf Flächentransistoren ist diese Schaltung nicht anwendbar. Außerdem werden bei dieser bekannten Schaltung Speisespannungsschwankungen nicht kompensiert.It is indeed an oscillator circuit with tip transistors became known in which frequency changes caused by temperature changes be compensated by a shift in the operating point of the transistor. on This circuit is not applicable to flat transistors. In addition, this known circuit supply voltage fluctuations not compensated.

Die Erfindung wird an Hand von beispielsweisen Ausführungsmöglichkeiten nach den Abb. 1 und 2 näher erläutert: Abb. 1 stellt eine kapazitive und Abb. 2 eine induktive Stabilisierungsanordnung dar.The invention is based on exemplary implementation options explained in more detail according to Figs. 1 and 2: Fig. 1 represents a capacitive and Fig. 2 an inductive stabilization arrangement.

In Abb. 1 ist der Kollektor des Transistors über den frequenzbestimmenden Schwingungskreis 2 an den einen Pol der Speisespannungsquelle geschaltet, während der Emitter über einen Widerstand 3, der mit einem Kondensator 4 überbrückt ist, an den anderen Pol der Speisespannungsquelle geschaltet ist. Die Basis des Transistors 1 erhält ihre Vorspannung von einem Spannungsteiler, der aus den Widerständen 5, 6 und 7 gebildet wird und parallel zur Speisespannungsquelle liegt. Die Rückkopplungsspule 8 ist über den Kondensator 9 mit der Basis verbunden. Zwischen dem Verbindungspunkt der Widerstände 5 und 6 des Spannungsteilers und dem Emitter liegt eine spannungsabhängige Kapazität 10, z. B. eine Halbleiterdiode, die in Sperrichtung vorgespannt ist. Der eine Anschluß der spannungsabhängigen Kapazität 10 ist über den Kondensator 4 mit Masse verbunden, während der andere Anschluß über einen Kondensator 11 mit dem heißen Ende des Schwingungskreises 2 verbunden ist. Die Widerstände 3 und 5 sind derart bemessen, daß an dem Widerstand 5 noch bei größtmöglicher Speisespannung ein kleinerer Spannungsabfall als an dem Widerstand 3 auftritt, so daß die Diode 10 immer in Sperrichtung vorgespannt bleibt. Sinkt nun die Speisespannung, so sinkt auch der Spannungsabfall an dem Widerstand 5 des Spannungsteilers, während der Spannungsabfall an dem Widerstand 3 durch den Emitterstrom nahezu unverändert bleibt, und die Diode erhält eine größere Vorspannung, wodurch ihre Kapazität verringert wird. Diese verringerte Kapazität wirkt über den Kondensator 11 auf den Schwingungskreis 2 des Oszillators ein und kompensiert bei richtiger Bemessung den .Einfluß der Kapazitätsvergrößerung des Transistors.In Fig. 1 the collector of the transistor is above the frequency-determining one Oscillating circuit 2 connected to one pole of the supply voltage source while the emitter via a resistor 3, which is bridged with a capacitor 4, is connected to the other pole of the supply voltage source. The base of the transistor 1 receives its bias voltage from a voltage divider, which consists of the resistors 5, 6 and 7 is formed and is parallel to the supply voltage source. The feedback coil 8 is connected to the base via the capacitor 9. Between the connection point the resistors 5 and 6 of the voltage divider and the emitter is a voltage-dependent Capacity 10, e.g. B. a semiconductor diode that is reverse biased. Of the a connection of the voltage-dependent capacitance 10 is via the capacitor 4 with Ground connected, while the other terminal via a capacitor 11 with the hot End of the oscillating circuit 2 is connected. Resistors 3 and 5 are such dimensioned that at the resistor 5 even with the greatest possible supply voltage a smaller one Voltage drop than occurs across the resistor 3, so that the diode 10 is always in the reverse direction remains biased. If the supply voltage drops, the voltage drop also drops at the resistor 5 of the voltage divider, while the voltage drop across the resistor 3 remains almost unchanged due to the emitter current, and the diode gets a larger one Bias, which reduces their capacity. This decreased capacity acts via the capacitor 11 on the resonant circuit 2 of the oscillator and If dimensioned correctly, it compensates for the influence of the increase in capacity of the Transistor.

Ist die Oszillatorschaltung ohne Anwendung der Erfindung so bemessen, daß mit zunehmender Temperatur die Frequenz geringer wird, so werden mit der Erfindung auch diese Änderungen der Frequenz in Abhängigkeit von der Temperatur kompensiert. Steigt die Temperatur, so steigt auch der Emitter- i strom des Transistors und damit der Spannungsabfall am Widerstand 3. Die Diode 10 erhält wieder eine größere Vorspannung, und die dadurch bewirkte Verringerung der Kapazität kompensiert die Frequenzänderung, die durch die erhöhte Temperatur hervorgerufen wurde.If the oscillator circuit is dimensioned without application of the invention, that with increasing temperature the frequency is lower, so with the invention also compensates for these changes in frequency as a function of temperature. If the temperature rises, the emitter current of the transistor also rises and with it the voltage drop across resistor 3. The diode 10 again receives a greater bias voltage, and the resulting reduction in capacitance compensates for the change in frequency, caused by the increased temperature.

In der Abb. 2 sind die gleichen Schaltungsteile mit den gleichen Bezugszahlen versehen wie in Abb. 1 und werden daher nicht noch einmal beschrieben. Der frequenzbestimmende Schwingungskreis 2 enthält einen vormagnetisierten Eisenkern 12, der durch Änderung der Vormagnetisierung die Induktivität des Kreises ändert. Auf dem Eisenkern 12 sind die Vormagnetisierungsspulen 13 und 14 vorgesehen, die in entgegengesetzter Richtung vom Strom durchflossen werden, so daß sich ihre Wirkungen teilweise aufheben. Die Vormagnetisierungsspule 13 liegt im Emitterstromkreis und ist so bemessen; daß sie eine größere Vormagnetisierung hervorruft als die Spule 14, die von einem von der Speisespannung abhängigen Strom durchflossen wird. Der Eisenkern 12 kann zusätzlich durch einen Permanentmagnet vormagnetisiert werden.In Fig. 2 the same circuit parts are given the same reference numerals as in Fig. 1 and will therefore not be described again. The frequency-determining one Oscillating circuit 2 contains a premagnetized iron core 12, which by change the premagnetization changes the inductance of the circuit. On the iron core 12 the bias coils 13 and 14 are provided, which are in opposite Direction are traversed by the current, so that their effects partially cancel each other out. The bias coil 13 is located in the emitter circuit and is dimensioned so; that it causes a greater bias than the coil 14, which is of one of the current depending on the supply voltage flows through it. The iron core 12 can also be premagnetized by a permanent magnet.

Sinkt die Speisespannung, so steigt die VQrmagnetisierung des Eisenkerns, weil die zur Vormagnetisierungsspule 13 entgegengesetzte Vormagnetisierung der Spule 14 geringer wird. Mit steigender Vormagne tisierung verringert sich die Induktivität des Schwingungskreises 2 und kompensiert sie durch das Absinken der Speisespannung hervorgerufene Vergrößerung der Transistorkapazität. Bei Erhöhung der Temperatur steigt wieder der Emitterstrom und damit die Vormagnetisierung des Eisenkerns 12. Dadurch wird ein vorher vorhandener negativer Temperaturkoeffizient der Frequenz kompensiert.If the supply voltage drops, then the magnetization of the iron core increases, because the bias of the coil opposite to the bias coil 13 14 becomes lower. With increasing pre-magnetization, the inductance decreases of the oscillating circuit 2 and compensates for it by reducing the supply voltage caused increase in transistor capacitance. When the temperature increases The emitter current rises again and thus the premagnetization of the iron core 12. This creates a pre-existing negative temperature coefficient of frequency compensated.

Wird zur Erzeugung der Basisvorspannung ein getrennter Spannungsteiler verwendet, so können die Widerstände 6 und 7 durch einen spannungsabhängigen Widerstand ersetzt werden, um die Wirkung der Kompensationsanordnung zu erhöhen.A separate voltage divider is used to generate the base bias used, the resistors 6 and 7 can be through a voltage-dependent resistor be replaced in order to increase the effect of the compensation arrangement.

Claims

PATENT CLAIMS-1. Transistor oscillator circuit with retuning device to compensate for the changing supply voltage and / or temperature fluctuations resulting frequency deviations, the retuning device from a DC voltage or a direct current, which depends on the supply voltage, characterized in that the after-tuning device also from that in the emitter-collector circuit flowing current or a voltage dependent on it is controlled.

2. Transistor oscillator circuit according to claim 1; characterized by the use of a reverse biased semiconductor diode (10) as a retuning device, one of a resistor combination on the diagonal (5, 6 and 7, 3) and the transistor (1) formed and dimensioned bridge arrangement lies that the bias of the semiconductor diode (10) with decreasing supply voltage and / or increased with increasing temperature or with increasing supply voltage and / or decreased with decreasing temperature.

3. Transistor oscillator circuit according to Claim 2, characterized in that one connection of the semiconductor diode (10) Via a capacitor (11) with the hot end of the oscillator frequency generating Oscillating circuit (2) is connected, while a capacitive one for the other connection Connection (4) is made to ground.

4. Transistor oscillator circuit according to Claim 1, characterized by the use of an oscillator coil with an iron core (12) as a retuning device, that of two in opposite directions from the current traversed coils (13, 14) is premagnetized in such a way that with decreasing supply voltage and / or increasing temperature, the premagnetization increases, with the The emitter or collector current flows through the coil (13) and has a greater pre-magnetization causes as the coil (14), which is dependent on a current from the supply voltage is traversed.

5. transistor oscillator circuit according to claim 4, characterized in that that the iron core is additionally pre-magnetized by a permanent magnet.

6th Transistor oscillator circuit according to Claims 2 and 4, characterized in that in a voltage-dependent resistor is connected to the supply voltage circuit, which replaces the resistors (6 and 7). Publications considered: German Patent No. 873106; German Auslegeschrift No. 1084 780; British patent specification No. 407 079; U.S. Patent No. 2,591,792; Proceedings of the IRE, February 1956, Pp. 219 to 223.