DE1160495B

DE1160495B - Temperaturkompensierter Transistor-Multivibrator

Info

Publication number: DE1160495B
Application number: DEB66110A
Authority: DE
Inventors: W S Henrion
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1961-02-28
Filing date: 1962-02-26
Publication date: 1964-01-02
Also published as: US3178658A; GB938946A; CH405438A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. KL: H 03 k

Deutsche Kl.: 21 al - 36/02

Nummer: 1160495

Aktenzeichen: B 66110 VIII a/ 21 al

Anmeldetag: 26. Februar 1962

Auslegetag: 2. Januar 1964

DieErfindungbetrifft einen temperaturkompensierten Transistor-Multivibrator mit zwei Transistoren, deren Basiselektroden und Kollektorelektroden durch jeweils frequenzbestimmende Netzwerke kreuzweise gekoppelt sind, und mit einer Einrichtung, durch die die Betriebspotentiale dieser Transistoren einer einzigen Spannungsversorgungsquelle abgeleitet werden können. Solche Multivibratoren werden hauptsächlich in frequenzmodulierten Meßsystemen mit Fernablesung verwendet, bei denen ein frequenzmodulierter Träger mit mehreren frequenzmodulierten Trägern moduliert ist (FM-FM) und hier insbesondere als Oszillatoren für spannungsgesteuerte Transistorsekundärträger. In solchen Systemen wird eine variable Größe, wie Temperatur, Druck oder Beschleunigung, in ein analoges Spannungssignal verwandelt, welches direkt mit der Meßgröße variiert und dann einem spannungsgesteuerten Sekundärträgeroszillator aufgegeben wird, um die Ausgangsfrequenz dieses Oszillators zu modulieren. Die frequenzmodulierten Sekundärträger- -° signale von verschiedenen solcher Oszillatoren, die bei verschiedenen Frequenzen arbeiten und Informationen von verschiedenen Signalquellen tragen, werden kombiniert und einer anderen Modulationsstufe eines Frequenzmodulationssenders aufgegeben, um ein =5 frequenzmoduliertes Hochfrequenzsignal zu erhalten, welches ausgesandt wird. Die einzelnen Trägersignale werden von einer Empfangsstation aufgenommen und jeweils in Frequenzdiskriminatoren geführt, die die variierenden Gleichspannungssignale wiederherstellen.

Die hierzu notwendigen Sekundärträgeroszillatoren sind normalerweise frei schwingende Transistormultivibratoren, die den Meßwerten analoge Signaleingangsspannungen ganz genau in eine Frequenzabweichung von einer bestimmten Mittelfrequenz oder Wiederholungsfrequenz einer Sekundärträgerquelle umwandeln müssen. Eine von der Eingangsspannung abhängige lineare Frequenzabweichung ist für ein erfolgreiches Arbeiten der Sekundärträgeroszillatoren wesentlich, und ihre Betriebsfrequenz und ihre Empfindlichkeit dürfen nicht mit der Temperatur variieren. Diese Sekundärträgeroszillatoren werden oft in einer ungünstigen Umgebung angeordnet, wie beispielsweise in fliegenden Objekten, wo sie einem weiten Temperaturbereich ausgesetzt sind.

Durch Anwendung neuzeitlicher Isolationstechniken kann die Temperatur der Sekundärträgeroszillatoren innerhalb eines Bereichs der maximalen Arbeitstemperatur von Siliziumtransistoren auch unter niedrigen Betriebsbedingungen aufrechterhalten werden. Temperaturschwankungen innerhalb dieses Betriebsbereichs bringen jedoch eine Veränderung der Temperaturkompensierter Transistor-Multivibrator

Anmelder:

The Bendix Corporation, Detroit, Mich.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K.-A. Brose, Patentanwalt,

Pullach bei München, Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:

W. S. Henrion, Reseda, Calif. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 28. Februar 1961

(Nr. 92 290)

Frequenzen des Oszillators mit sich, wodurch Fehler hervorgerufen werden, die in einem System, das für die genaue Fernübertragung von Informationen bestimmt ist, unzulässig sind.

Es sind deshalb temperaturunabhängige Transistormultivibratoren bekannt, bei denen die während der Sperrphase aus dem jeweils zeitbestimmenden Kondensator durch den Transistorreststrom abfließende Ladungsmenge diesem Kondensator über eine an ihn angeschlossene in Sperrichtung gepolte Halbleiterstrecke durch deren Sperrstrom nahezu vollständig ersetzt wird. Für eine solche Schaltung sind zwei zusätzliche Transistoren oder zwei halbleitende Dioden notwendig, die von einer zusätzlichen Stromquelle versorgt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen wesentlich einfacheren temperaturunabhängigen Multivibratortransistor unter Verwendung von nur einer zusätzlichen Diode und ohne zusätzliche Spannungsquelle zu schaffen.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß derjenige Teil der Einrichtung, der der Ableitung der Kollektorpotentiale für die Transistoren dient, eine Halbleiterdiode enthält, die in Reihe zwischen die Spannungsversorgungsquelle und die Kollektorelektrode der Transistoren geschaltet ist und die so gepolt ist, daß der Strom von der Spannungsversorgungsquelle zu den Kollektorelektroden fließt und in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall hat, der sich bei Temperaturänderungen proportional zur Änderung der Basis-

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Emittei-Spannung der Transistoren in der Weise ändert, daß die temperaturbedingten Änderungen der Baiss-Emitter-Spannungenkeine Frequenzverschiebung hervorrufen.

Erfindungsgemäß wird also eine wirksame Temperaturkompension dadurch erhalten, daß einfach eine Halbleiterdiode, die einen ähnlichen Temperaturveilauf hat wie der Transistor, mit der Spannungsversorgung des Kollektors des Multivibrators verbunden werden muß. Die Halbleiterdiode weist einen Temperaturverlauf auf, der besser mit dem eines Transistors vergleichbar ist als der eines Thermistors, und die Diode ist im Aufbau ebenfalls robuster. Das letztere Merkmal ist wichtig für einen Oszillator, der in fliegende Objekte eingebaut wird.

Darüber hinaus wurde gefunden, daß es möglich ist, durch Anwendung eines Widerstandsnetzwerks in Verbindung mit der Diode in der Kollektor-Spannungsversorgung die geforderte Temperaturkompensation zu erhalten und eine Verstellung der mittleren Betriebsfrequenz zu erreichen und weiterhin die Empfindlichkeit und die Bandbreite des Oszillators unabhängig voneinander zu variieren.

Alle diese Vorteile werden durch die vorliegende Erfindung erreicht. Eine Ausführungsform derselben besteht aus einem üblichen freischwingenden Transistor-Multivibrator mit zwei Transistoren, die in einer üblichen Emitterschaltung verbunden sind, bei der jeweils die Basiselektrode des Transistors kapazitiv mit der Kollektorelektrode des anderen Transistors gekoppelt ist und bei der die beiden Basiselektroden über hochohmige Widerstände mit einer Signaleingangsklemme verbunden sind.

Eine übliche Spannungsversorgungsquelle ist durch das erfindungsgemäße Dioden-Widerstands-Netzwerk mit dem Multivibrator verbunden, um diesen mit den Betriebsspannungen zu versorgen. Der Stromkreis für die Versorgung der Kollektorspannung enthält zv/ei parallele Widerstandszweige in Reihe mit einer in Durchlaßrichtungpolarisierten halbleitenden Diode. Ein Widerstandszweig enthält ein Potentiometer, das dazu dient, die Empfindlichkeit und Bandbreite des Oszillators zu variieren.

Der Gleichstrom für die Basiselektrode wird von dem Potentiometer des Parallelzweigs erhalten. Der Versorgungskreis der Basis enthält ein zweites Potentiometer zur Steuerung der Stärke des Basisstromes und damit zur Steuerung der Oszillatorfrequenz.

Ein Merkmal der vorliegenden Erfindung ist die in Durchlaßrichtung polarisierte Halbleiterdiode im Spannungsversorgungskreis des Kollektors des Transistoroszillators, die eine Temperaturkompensation bewirkt.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung ist die Reihenschaltung veränderlicher Widerstandselemente mit der Spannungsversorgung, um die Kollektor- und Basisspannung und damit die Empfindlichkeit gleichzeitig zu steuern, ohne die Freilauffrequenz wesentlich zu beeinflussen.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung betrifft einen parallelen Widerstandszweig, der über das variable Widerstandselement mit der Diode verbunden ist und das eine Änderung der Mittelfrequenz wirksam verhindert, wenn das veränderliche Widerstandselement eingestellt wird.

Diese und weitere Merkmale der Erfindung werden aus der folgenden ausführlichen Beschreibung und der Zeichnung noch klarer verständlich. In dieser zeigt F i g. 1 ein schematisches elektrisches Schaltbild eines spannur.gsgesteuerten Oszillators, der die vorliegende Erfindung enthält:

Fig. 2a ist eine graphische Darstellung des typischen Spannungsverlaufs an der Basis des Oszillators der Fig. 1;

F i g. 2 b ist die graphische Darstellung eines typischen Spannlingsverlaufes am Kollektor des Oszillators der Fig. 1;

F i g. 3 ist eine graphische Darstellung der Wirkung der Empfindlichkeitssteiierung auf den Spannungsverlauf der F i g. 2;

F i g. 4 ist eine graphische Darstellung der Wirkung der Frequenzsteuerung auf den Spannungsverlauf der F i g. 2 a. und

Fig. 5a, 5b. 5c und 5 d sind graphische Darstellungen der Beziehungen zwischen der Bandbreite und den Mittelfrequenzkennlinien der vorliegenden Erfindung.

In F i g. 1 enthält ein spannungsgesteuerter Transistoroszillator 10 des Multivibratortyps als aktives Element die beiden Transistoren 11 und 12. Diese Transistoren 11 und 12 haben Emitterelektroden 13 und 14. die über einen Widerstand 15 miteinander und mit der Erde in einer üblichen Emitterschaltung verbunden sind.

Die Basiselektrode 16 des Transistors 11 ist über eine Kapazität 21 kreuzweise mit dem Kollektor 20 des Transistors 12 verbunden, und die Basiselektrode 22 des Transistors 12 ist über eine Kapazität 24 mit der Kollektorelektrode 23 des Transistors 11 kreuzweise verbunden, wie dies bei Multivibratoren üblicherweise der Fall ist. Eine Signaleingangsklemme 25 ist mit beiden Basiselektroden 16 und 22 durch die zugehörigen hochohmigen Widerstände 30 und 31 verbunden. Die Klemme 25 ist gewöhnlich mit dem Meßwertgeber oder einer anderen Signalqiielle verbunden, welche eine Spannung Vu, liefert, die analog der Meßgröße variiert. Diese Signalspannung V;,> wird verwendet, um die Schwingungsfrequenz des Oszillators 10 linear zu variieren.

Alle Arbeitsspanmingen, die für den Oszillator 10 erforderlich sind, werden einer einzigen Quelle entnommen, die in der Zeichnung als Spannungsversorgung 32 dargestellt ist und die beispielsweise aus einer 20-Volt-Gleichstromquelle besteht.

Die Spannungsversorgung 32 ist mit dem Oszillator 10 durch ein Widerstandsnetzwerk verbunden, das die verschiednenen Spannungsniveaus für die einzelnen Elektroden der Transistoren liefert und sowohl zur Steuerung der Oszillator-Miltelfrequenz als auch der Empfindlichkeit dient und in Verbindung mit einer halbleitenden Diode 33 eine wirksame Temperaturkompensation für den Oszillator liefert. Das Widerstandsnetzwerk enthält einen Spannungsteiler 34, der aus einem einstellbaren Widerstandselement 35 besteht (Empfindlichkeits- und Bandbreitensteuerung) und festen Widerständen 36,37,38 und 15. Der Spannungsteiler 34 liegt zwischen der Spannungsquelle 32 und Erde.

Das Emitterpotential E₁ für die Transistoren 11 und 12 wird über eine erste Abzweigleitung 47 erhalten, die dieses an der Stelle 39 am Spannungsteiler 34 zwischen den Widerständen 38 und 15 abgreift.

Das Basispotential Ei, für die Transistoren 11 und 12 wird über eine zweite Abzweigleitung 48 der Klemme43 entnommen. Die zweite Zweigleitung enthält ein Potentiometer 44 und einen festen Widerstand 45 in

Reihe. Der Kontaktarm 50 des Potentiometers 44 greift das variable Basispotential Eb vom Spannungsteilerpotential E_a am Punkt 43 ab. Das Potentiometer 44 dient dazu, die normale Betriebs- oder Mittelfrequenz des Oszillators zu verändern.

Eine dritte Abzweigungsleitung vom Spannungsteiler 34 am Abgriff 56 oder 57 liefert die Kollektorspannung Ecc Diese dritte Abzweigleitung enthält einen Schalter 55, durch den wahlweise einer der Abgriffe 56 oder 57 an beiden Enden des Widerstands 37 mit der Diode 33 verbunden werden kann. Die Diode 33 ist vorzugsweise eine Siliziumdiode, die in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall hat, der mit der Temperatur im wesentlichen gleichmäßig variiert. Diese Tatsache wird zur Temperaturkompensation des Oszillators benützt. Der Widerstand 37 ist ebenfalls temperaturempfindlich und wird zur endgültigen Einstellung der Temperaturkennlinie des Oszillators verwendet, wie im folgenden beschrieben wird. Die übrigen Widerstände und Kapazitäten sind Vorzugsweise temperaturbeständige Präzisionsteile.

Eine zusätzliche Abzweigleitung zum Kollektorkreis enthält einen Widerstand 40, der zwischen die Spannungsquelle 32 und die Anode der Diode 33 eingeschaltet ist. Der Ausgang des Oszillators liegt an der Klemme 60, die mit dem Kollektor 20 des Transistors 12 verbunden ist.

Wirkungsweise

Die Wirkungsweise der Temperaturkompensationsteile und der Bandbreiten- und Mittelfrequenzsteuerung ergibt sich aus der folgenden Untersuchung des normalen Betriebs des Oszillators.

Unter normalen Bedingungen, wenn die Spannungsversorgung 32 an den Kreis angelegt wird und kein Signal auf die Eingangsklemme gegeben wird, passiert folgendes:

Zu einem bestimmten Zeitpunkt hat der Transistor 11 infolge der Ladung des Kondensators 21 eine solche Vorspannung, daß er gesperrt ist, während durch den Transistor 12 ein Sättigungsstrom fließt, der vom Potentiometer 44, das die Spannungsquelle für die Basisspannung Eb ist, über den Widerstand 51 zur Basis fließt.

Die Ladung des Kondensators 21 wird kleiner, da ein Strom von Eb durch den Widerstand 52 solange fließt, bis die Verbindung Basis—Emitter oder der Transistor 11 eine Vorspannung erhält, die einen Stromfluß zuläßt und der Transistor 11 sehr schnell vom gesperrten in den Sättigungszustand schaltet.

Die Spannung zwischen dem Emitter 13 und dem Kollektor 23 des Transistors 11 fällt und die Spannung beider Elektroden des Kondensators 24 und der Basiselektrode 22 des Transistors 12 folgen augenblicklich. Der Transistor 12 wird dabei durch die Sperrspannung, die der Kondensator 24 liefert, gesperrt. Der Ladestrom fließt von Eb durch den Widerstand 21 und durch die Widerstände 52, 30 und 31 zum Kondensator 24, lädt den Kondensator 24 und gestattet der Spannung, an der Basisleketrode 22 des Transistors 12 anzuwachsen, bis diese eine Auslösespannung Vtr erreicht. In diesem Augenblick ändern die beiden Transistoren 11 und 12 wiederum ihren Betriebszustand. Der eben beschriebene Spannungsverlauf ist in F i g. 2 a als ausgezogene Linie dar ge- stellt, die anfänglich leicht oberhalb der Emitterspannung V_e zur Zeit T₀ liegt und konstant bleibt, bis der Transistor 11 zur Zeit T₁ zu leiten beginnt, woraufhin sie scharf auf einen Minimalwert Vb min abfällt. Dann beginnt das Laden. Die Neigung der Ladekurve ist eine Funktion der Größe des Kondensators 24 und der Ströme, die durch die Widerstände 51, 30 und 31 fließen. Das Niveau bei dem der Transistor 12 zur Zeit T₂ wieder leitend wird, wird festgelegt durch die Auslösespannung V_tr. Wenn alle Spannungen Eb, Vtr, Vt_n und Vb min konstant sind, folgt die Basisspannung im Wiederholungszyklus, der in F i g. 2 a dargestellt ist. Die Spannung der Kollektorelektrode 20 des Transistors 12 folgt dem Verlauf der ausgezogenen Linie, die in F i g. 2 b dargestellt ist. Unter den oben beschriebenen Bedingungen, wenn kein Signal Vm an die Eingangselektrode 25 angelegt wird, schwingt der Oszillator frei mit einer Mittelfrequenz, die bestimmt ist, während einer Halbperiode durch den Strom der durch die Widerstände 52, 30 und 31 fließt und die Größe des Kondensators 21 und während der anderen Halbperiode durch den Strom durch die Widerstände 51, 30 und 31 und der Größe des Kondensators 24.

Signalmodulation

Wenn ein analoges Signal bzw. eine analoge Signalspannung Vin an die Eingangsklemme 25 angelegt wird, werden die Ladezyklen beider Basiskreise in Abhängigkeit von dem durch die Widerstände 30 und 31 fließenden Strom verändert. Wenn der Strom von der Klemme 25 in den Basiskreis fließt, wird die Ladung des Kondensators vergrößert und damit die Frequenz. Wenn die Spannung der Klemme 25 unter die der Verbindung 29 zwischen den Widerständen 30 und 31 fällt, vermindert sich der Ladestrom für den Basiskreis. Folglich benötigt die Basiselektrode des gesperrten Transistors eine längere Zeit, um die Auslösespannung Vtr zu erreichen, und die Frequenz wächst an. Auf diese Weise verändert sich die Frequenz des Oszillators 10 mit dem ankommenden Signal und erzeugt eine frequenzmodulierte Ausgangswelle.

Temperaturkompensation

Wenn die Transistoren 11 und 12 wechselnder Umgebungstemperatur ausgesetzt werden, ändert sich die Basis-Emitter-Spannung V_eb, und diese Änderung bringt eine Änderung des Niveaus der Auslösespannung Vtr mit sich. Wenn die Temperatur ansteigt, sinkt sowohl Veb als auch Vtr um den Betrag von einigen Millivolt pro Grad, was dann ein Absinken von Vb min um denselben Betrag zur Folge hat. Dies bewirkt, daß die Spannungsdifferenz zwischen der Spannung der Gegenelektrode V_ta und der minimalen Basisspannung Vb min anwächst. Dies wiederum bringt mit sich, daß die Neigung der Basisspannung anwächst, wie dies durch die strichpunktierte Linie in F i g. 2 a gezeigt ist. Damit wird die Zeitspanne, in der die Spannung die Auslösespannung erreicht, kleiner und ein Anwachsen der Frequenz um Af bewirkt. Ein sekundärer Effekt eines unkompensierten Kreises ist, daß die Auslösespannung Vtr außerdem eine Funktion des Verstärkungsfaktors (Verhältnis des Emitterstroms zum Basisstrom) des Transistors ist, welcher temperaturabhängig ist. Änderungen, dieses Verstärkungsfaktors, die durch ein Anwachsen der Temperatur bedingt sind, bringen ein weiteres Anwachsen der Frequenz mit sich.

Es ist bekannt, daß die Abweichungen der Basisspannung Δ Vb in erster Näherung gleich der Spannungsänderung am Kollektor ist und daß eine Aide-

rung der Kollektorspannung eine Änderung in Λ V_b verursacht. Wenn die Basisspannungsänderung Δ Vb vergrößert wird, wächst auch die Zeit, die notwendig ist, damit die Basisspannung Vb die Auslösespannung erreicht (d. h., die Frequenz wird kleiner).

Die Temperaturkompensation der Frequenz wird dadurch erreicht, daß durch die in den Kollektorversorgungskreis geschaltete Diode 33 eine Änderung der Kollektorspannung als Funktion der Temperatur

Widerstände 31 und 51 zwischen denselben Spannungen erhalten wird. Eine proportionale Veränderung beider Spannungen Eb und E₀₀ durch die Einstellung des Widerstandes 35 würde keine Veränderung der 5 Frequenz mit sich bringen, wenn Ei_n Null ist. Eine Frequenzverschiebung würde jedoch bei jedem anderen Wert von Em auftreten. Dieser Effekt ist in F i g. 5 a dargestellt.

Wenn die Diode 33 vorhanden ist, ändern sich E_c

hervorgerufen wird. Die Diode 33 ist vorzugsweise io und Eb bei der Verstellung des Widerstands 35 auch eine halbleitende Diode, die einen Spannungsabfall in um gleiche Prozentsätze. Jedoch ändern sich E_n und Durchlaßrichtung hat, der linear mit der Temperatur E_b um verschiedene proportionale Werte. E_cc vervariiert und zwar in einem vergleichbaren Verhältnis ändert sich um einen größeren Prozentsatz als Eb. mit der temperaturbedingten Änderung der Basis- Dies ist deshalb der Fall, weil die Diode 33, wenn sie spannung V_eb. Deshalb steigt die Kollektorspannung, 15 in Durchlaßrichtung arbeitet, einer Batterie und einem wenn die Temperatur steigt, und die Spannungs- kleinen Serienwiderstand äquivalent ist. Die feste abweichung wächst an, wie dies in F i g. 2b durch die Spannung der äquivalenten Batterie muß von E_c abgestrichelte Linie dargestellt ist. Das Entgegengesetzte gezogen werden, um E_ce zu erhalten. Bei einer betritt auf, wenn die Temperatur fällt. Wie vorhin stimmten Größe der Eingangsspannungen E_tn ist die erwähnt, bewirkt dies eine Änderung von J Vb. Die 20 prozentuale Änderung bei der Verstellung des Wider-Gesamtwirkung ist, daß Vb min gleichzeitig mit den Standselements 35 der Spannung der Gegenelektrode temperaturbedingten Abfall von V_eb fällt; die Ladekurve folgt jedoch der gestrichelten Linie bis zur
ursprünglichen Auslösezeit T_z.

In einem typischen Anwendungsbeispiel bei Ver- 35
wendung eines Silizium-Mesa-Transistors der Type
2 N 703 und einer Siliziumdiode der Type IN 457
ergibt sich eine Temperaturkompensation kleiner als
±5% der ausgewählten Mittelfrequenz gegenüber
±20% t>^ei einem unkompensierten Oszillator. Der 30 Widerstands in den Kreis eingefügt, und zwar zu Widerstand 37 ist temperaturempfindlich und wird dem Zweck, daß der Widerstand 40 einen Teil des verwendet, um die Temperaturkompensation zu ver- Stromes, der dem aus den Widerständen 36, 37 und 38 vollständigen. Der Schalter 55 ist ständig entweder mit bestehenden Netzwerk zugeführt wird, um das einPunkt 56 oder 57 verbunden, was davon abhängt, ob stellbare Widerstandselement 35 herumleitet. Der der verbleibende Kompensationsfehler auf der posi- 35 Widerstand 40 bewirkt, daß E_cc sich um einen kleineren tiven oder negativen Seite liegt. Wenn die Diode 33 Prozentsatz ändert, als wenn der Widerstand 40 unleicht überkompensiert, ist der Schalter 55 mit der endlich ist. Durch passende Auswahl des Widerstands Klemme 57 verbunden, die mit (—) bezeichnet ist, 40 kann man bei verschiedenen Eingangssignalspan- und wenn die Diode 33 unterkompensiert, ist der nungen eine Frequenz erzeugen, die nicht durch die Schalter mit der Klemme 46 verbunden, die mit einem 40 Einstellung der Empfindlichkeitssteuerung 35 beein-(+) bezeichnet ist. flußt wird. Der Widerstand 40 ist üblicherweise so

_ „ . . „ ausgewählt, daß dies bei der Mittelfrequenz des

Bandbreiteneinstellung Oszillators der Fall ist.

Bei den üblichen Anwendungen der Sekundärträger- Die folgende Tabelle zeigt bei fünf verschiedenen

oszillatoren nach der Erfindung ist es notwendig, oder 45 Kombinationen des Wertes des Widerstands 40 und

a gleich der prozentualen Änderung von E_rc oder Δ Vb, und bei einem bestimmten Wert ist die Frequenz unabhängig von der Empfindlichkeitseinstellung.

Da Oszillatoren vorzugsweise verschiedene Eingangssignalbereiche haben, kommt die Mittelfrequenz des Oszillators bei verschiedenen Eingangsspannungen zustande. Um zu verhindern, daß die Empfindlichkeitseinstellung die Mittelfrequenz beeinflußt, ist der

der Bandbreite dessen Wirkung auf die Oszillatormittelfrequenz:

mindestens sehr wünschenswert, daß die Bandbreite des Ausgangs gesteuert werden kann, um der Begrenzung der Kanalfrequenzabweichung in Übertragungssystemen zu entsprechen, beispielsweise ±7 V₂ oder ±15%. so

Die Bandbreiteneinstellung wird mit dem einstellbaren Widerstandselement 35 im Spannungsteiler 34
durchgeführt. Die Einstellung des Widerstands 35
verändert die Spannung E_a, von der sowohl die
Kollektorspannung E_cc als auch die Basisspannung Eb 55
abgenommen wird. Ohne den Widerstand 40 und der
Diode 33 würden die Spannungen Eb und E_cc um
gleiche Prozentsätze schwanken, wenn das Potentiometer 35 eingestellt wird. Unter dieser Bedingung
würde ein Ansteigen von E_a mit sich bringen, daß der 60
Beitrag, den die ankommende Signalspannung Ei_n zur
Spannung der Gegenelektrode Vt_a leistet, verkleinert Die Wirkung der Diode 33 und des Widerstandes 40

und die Empfindlichkeit des Kreises verringert würde. ist ebenfalls in F i g. 5 dargestellt. Fig. 5 a zeigt die Dies würde deshalb der Fall sein, weil die Spannung Empfindlichkeits-Bandbreitenabhängigkeit eines Oszilder Gegenelektrode Ff« von dem Spannungsteiler 65 lators ohne die Erfindung. Wie in F ig. 5a gezeigt, ist erhalten wird, der durch die Widerstände 30 und 52 die Diode 33 kurzgeschlossen, und der Abzweigkreis zwischen den Spannungen Eb und Ei_n und für den mit dem Widerstand 40 ist offen oder hat unendlichen Transistor 11 von dem Spannungsteiler der durch die Widerstand. In diesem Fall gibt es nur eine Mittel-

	Bandbreite in 0 '	Widerstand 40	Änderung
Signalstrom	0 Abweichung	in Ohm	der Mittel frequenz bei
eingang in Mikroampere			Verstellung des Wider
	± 7,5%	nicht vor	stands 35
0 bis-10		handen	keine
	± 7,5%	6OK
4-10	±15%	60K	keine
±20	± 7,5%	25 K	keine
0 bis ±10	±15%	15 K	keine
0 bis 4-20		keine

9 10

frequenz, die unabhängig von der Einstellung des die Spannung der Gegenelektrode Vta verkleinert. Die

Potentiometers 35 ist. Diese Mittelfrequenz ist be- Ladekurve hat dann einen langsameren Anstieg

stimmt durch den Schnittpunkt zweier Geraden, die [gestrichelte Kurve (c) in der Zeichnung], und die¹

den Widerstandswert des Potentiometers 35 darstellen. Frequenz wird verkleinert, weil das Umschalten zur Die Mittelfrequenz stimmt überein mit einer Ein- 5 Zeitige eintritt. Die Mittelfrequenzsteuerung50 be-

gangsanregung von 0 Volt. Die verschiedenen Bereiche einflußt die Empfindlichkeit des Oszillators nicht, weil

der Empfindlichkeit sind in Abhängigkeit von der sie lediglich dazu benutzt wird, eine bestimmte Größe

Verstellung der Empfindlichkeitssteuerung 35 in der Basisspannung Bj, von einem beweglichen Abgriff

Fig. 5 a angegeben. In dem Kreis, der durch F i g. 5 a des Spannungsteilers der Widerstände 35, 44 und 45 dargestellt ist, ist keine Temperaturkompensation io abzuleiten.

vorhanden. Deshalb verändert sich die Mittelfrequenz Zusammenfassung
mit der Temperatur und m dem Maße, in dem sie in

Abhängigkeit von einem Temperaturanstieg oder Es kann deshalb gesagt werden, daß der Spannungs-Abfall auf der Ordinate hinauf- oder hinabbewegt gesteuerte Oszillator nach der vorliegenden Erfindung wird, bewegt sie sich vom Schnittpunkt der beiden 15 folgende wichtige Eigenschaften aufweist:
Geraden weg, und jede Einstellung des Empfindlich- 1. Wirklich vollständige Temperaturkompensation, keitspotentiometers 35 verändert die Mittelfrequenz _wobei lediglich eine einfache halbleitende Diode trotz des Fehlens einer Eingangsanregung. _un(j_{; wen}n notwendig, ein einziger temperatur-

Werden nunmehr die F i g. 5b, 5c und 5d betrach- empfindlicher Widerstand verwendet wird,
tet, so wird sofort klar, daß der Schnittpunkt der 20 ^ _{Frei einstellbare} Bandbreite und Mittelfrequenz Linien der Empfindhchkeitseinstellung des Potentio- _{ohne Wechselwirkung zwis6hfin d}i_esetl Einstelmeters 35 bei der Anregung Null (F 1 g. 5b), bei hingen und

negativer Eingangsspannung (F i g. 5c) oder bei „ ? . ,,,.,« ^- ■ 1 · 1

positiven Eingangsspannungen (F i g. 5d) ein Mittel- ³· ^F™^hf ^ der Wahl des Eingangssignalspiegels

frequenz haben kann. Deshalb kann der Oszillator 25 ™^d "bereiche, dessen Mittelwert positiv, negativ

ohne Rücksicht auf den Bereich des Eingangssignals, ^oder ° ^{Volt sem kann}·

dessen Mittelwert im Negativen, bei Null oder bei Zusätzlich zu diesen Merkmalen ist der Oszillator positiven Spannungen liegen kann, in dem geforderten relativ einfach, erfordert lediglich eine einzige Betriebs-Bereich mit einer Mittelfrequenz betrieben werden, spannung und hat kleinere Dimensionen. In der tatdie unabhängig von der Stellung des Potentiometers 35 30 sächlich handelsüblichen Form, bei der der Oszillator ist. Dies wird durch eine sorgfältige Auswahl des noch zusätzlich ein Bandpaßfilter und eine Verstärker-Werts des Widerstandes40 erreicht. In Fig. 5c muß stufe enthält, wiegt die ganze Anordnung in einem darauf hingewiesen werden, daß bei fehlendem Miniaturgehäuse ungefähr 42,5 g und hat ein Volumen Widerstand 40, d. h. bei unendlichem großem Wider- von Ungefähr 24,5 cm*.- Bei einem typischen Oszillator, stand, der normale Betriebsbereich des Oszillators bei 35 der für eine maximale Frequenzabweichung von negativen Werten der Eingangs-Mittelfrequenz liegt. .±772% und für Eingangssignale konstruiert wurde, In einem typischen Kreis, in dem der Widerstand 40 die zwischen 0 und +5 Volt liegen, hatten die einzelnen einen Wert von 60000 Ohm hat, und einer Diode 33, Teile folgende Werte:
wie sie in F i g. 5 b dargestellt ist, arbeitet der Oszillator

bei einer Mittelfrequenz mit 0 Volt am Signaleingang. 40 Transistoren 11 und 12 Typ 2 N 703; Texas

Wenn der Wert des Widerstands 40 verkleinert wird, I^nstr· Co.

beispielsweise auf 25000 Ohm, wie dies in F i g. 5d Diode 33 Typ I IN 457; Hughes

dargestellt ist, liegt die Mittelfrequenz, bei der der Oszil- Aircraft Co.

lator unabhängig von der Stellung der Empfindlich- Potentiometer 35 und 44 2 kOhm

keitssteuerung 35 ist, bei positiven Spannungen. In 45 wirWetänHo % ■?« ^ VOtim

jedem der m den Fig. 5b, 5c und 5d dargestellten '

Fälle ist der Oszillator temperaturkompensiert, so daß Widerstände 30 und 31 1000 kOhm

die Mittelfrequenz auch bei Änderung der Um- Widerstände 51 und 52 500 kOhm

gebungstemperatur konstant bleibt im Gegensatz zu Widerstände 41 und 42 15 kOhm

dem Ergebnis der F i g. 5 a. 50 Widerstand 45 18 kOhm

Mittelfrequenzeinstellung Widerstand 15 100 kOhm

Die Steuerung der Mittelfrequenz des Oszillators Widerstand 40 15 kOhm

wird durch Verstellung des Kontaktarms 50 des Widerstand 40 15kOhmbis

Potentiometers 44 erreicht. Dadurch variiert die 55 unendlich

Basisspannung £&. Die Wirkung dieser Steuerung Widerstand 37 0 bis 1000 Ohm;

geht aus F i g. 4 hervor, in der die ausgezogene Balco-Typ

Kurve (α) die Ladekurve zeigt, durch die die normale Kapazitäten 21 und 24

Mittelfrequenz entsteht, bei der das Umschalten zur

Zeit T₂α eintritt. Die Verstellung des Kontaktarms 50 60 Mitteitrequenz wert

in der Weise, daß E_b größer wird, ergibt ein Anwachsen 400 Hz 0,011 μΡ

der Spannung der Gegenelektrode Fia und einen steileren 1>7 kHz 0,025 μ-F

Anstieg der Kurve der Basisspannung (b), wie strich- 10,5 kHz 320

punktiert dargestellt ist. Diese Ladekurve (b) erreicht 70 kHz 60

die Auslösespannung zur Zeit T₂», also früher als die 65

normale Ladekurve (α); dann erfolgt das Umschalten Obgleich zur Erklärung der Erfindung eine spezielle

(vergrößerte Frequenz). Wenn der Kontaktarm 50 auf Ausführungsform derselben gezeigt und beschrieben

einen kleineren Spannungswert eingestellt ist, wird wurde, sind dem Fachmann ohne weiteres Abwand-

Claims

hingen möglich, und die Erfindung soll nicht auf die dargestellten und beschriebenen genauen Details beschränkt sein. Patentansprüche:

1. Temperaturkompensierter Transistor-MultivibratormitzweiTransistoren,derenBasiselektroden und Kollektorelektroden durch jeweils frequenzbestimmende Netzwerke kreuzweise gekoppelt sind und mit einer Einrichtung, durch die die Betriebs-Potentiale dieser Transistoren von einer einzigen Spannungsversorgungsquelle abgeleitet werden können,dadurch gekennzeichnet, daß der Teil dieser Einrichtung (33,34,44,45),der der Ableitung der Kollektorpotentiale für die Transistoren dient, eine Halbleiterdiode (33) enthält, die in Reihe zwischen die Spannungsversorgungsquelle (32) und die Kollektorelektroden (20, 23), der Transistoren (11, 12) geschaltet ist und die so gepolt ist, daß der Strom von der Spannungs- ao Versorgungsquelle (32) zu den Kollektorelektroden (20, 23) fließt und in Durchlaßrichtung einen Spannungsabfall hat, der sich bei Temperaturänderungen proportional zur Änderung der Basis-Emitter-Spannung der Transistoren (11,12) in der Weise ändert, daß die temperaturbedingten Änderungen der Basis-Emitter-Spannungen keine Frequenzverschiebung hervorrufen.

2. Temperaturkompensierter Transistor-Multivibrator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Basiselektroden (16, 22) der Transistoren (11,12) mit einer Eingangsklemme (25) verbunden sind, an die zur Einführung in das frequenzbestimmende Netzwerk (21,24,51,52) eine Steuerspannung Vi_n) geführt wird, die die Frequenz des Multivibrators ändert, und daß die Einrichtungen (33,34,44,45) zur Ableitung der Betriebspotentiale von der Spannungsversorgungsquelle (32) ein einstellbares Widerstandselement (35) enthalten, das die Potentiale, von denen die Basis-Emitter- und Kollektorspannungen abgeleitet werden, proportional ändert, um gleichzeitig die Empfindlichkeit des Multivibrators in bezug auf die Eingangssteuerspannung zu ändern.

3. Temperaturkompensierter Transistor-Multivibrator nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Widerstand (40) zwischen die Halbleiterdiode (33) und die Spannungsversorgungsquelle (32) geschaltet ist, dessen Größe die Frequenz bestimmt, bei der die Multivibratorfrequenz unempfindlich gegen Änderungen des veränderbaren Widerstandselementes (35) ist.

4. Temperaturkompensierter Transistor-Multivibrator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der aus Widerstand (40) und halbleitender Diode (33) gebildete Kreis einen Spannungsabfall aufweist, der relativ unabhängig von der angelegten Spannung ist, wobei sich das Potential der Kollektorelektroden (20, 23) der Transistoren (11,12) bei der Einstellung der einstellbaren Widerstandselemente (35) bezüglich des Potentials der Basiselektroden (16, 22) dieser Transistoren (11, 12) nicht linear ändert, und wobei die Größe der Eingangssteuerspannung, bei der keine Frequenzabweichung auftritt, eingestellt werden kann.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 084 755.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen