DE1166844B - Oszillatorschaltung zum Erzeugen von Schwingungen, deren Frequenz von der Polaritaeteines Eingangssignals abhaengt - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Internat. Kl.: H 03 b;

Deutsche Kl.

H 03 c

21 a4 -13

Nummer: 1 166 844

Aktenzeichen: G 35111IX d / 21 a4

Anmeldetag: 1. Juni 1962

Auslegetag: 2. April 1964

Die Erfindung bezieht sich auf Oszillatorschaltungen und insbesondere auf einen polaritätsempfindlichen Oszillator mit Halbleitervorrichtungen. In der Beschreibung und in den Ansprüchen der Anmeldung soll der Ausdruck »polaritätsempfindlich« besagen, daß die Frequenz der erzeugten Schwingungen durch die Polarität eines zugeführten Eingangssignals festgelegt ist.

Es ist eine wesentliche Aufgabe der Erfindung, eine einfache und billige Oszillatorschaltung zu schaffen, die zur Erzeugung von Schwingungen einer bestimmten Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal einer bestimmten Polarität und bei einer anderen Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal entgegengesetzter Polarität dient und die mit geringer Leistung auskommt.

Gemäß der Erfindung weist der polaritätsempfindliche Oszillator zwei Tunneldioden auf, die gegeneinandergeschaltet sind sind und deren jede ein negatives Widerstandsgebiet bei einer Vorspannung einer bestimmten Polarität und einen geringen positiven Widerstand bei entsprechend entgegengesetzter Polarität der Vorspannung zeigt. Die Oszillatorschaltung weist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Spannung aus einem zugeführten Signal auf, die einen Vorspannzustand einer bestimmten Polarität für die eine Halbleitervorrichtung bildet, um einen Betrieb im negativen Widerstandsbereich zu gewährleisten, und einen entsprechenden Vorspannzustand entgegengesetzter Polarität für die andere Halbleitervorrichtung. Die Oszillatorschaltung enthält ferner eine Frequenzbestimmungsschaltung mit zwei verschiedenen Resonanzkreisen, deren jeder parallel zu einer Halbleitervorrichtung gelegt ist, um durch die in Durchlaßrichtung vorgespannte Vorrichtung Schwingungen zu erzeugen. Diese Schwingungen werden durch die Resonanzimpedanz des Stromkreises festgelegt, der parallel zur in Durchlaßrichtung vorgespannten Halbleitervorrichtung geschaltet ist.

Die Schaltung gemäß der Erfindung erzeugt somit Schwingungen bei einer ersten Frequenz in Abhängigkeit vom Eingangssignal einer bestimmten Polarität und Schwingungen bei einer zweiten Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal entgegengesetzter Polarität.

Im folgenden wird an Hand eines Ausführungsbeispiels die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein schematisches Schaltdiagramm eines polaritätsempfindlichen Oszillators gemäß der Erfindung und

Fig. 2 eins typische Strom-Spannungs-Charakte-

Oszillatorschaltung zum Erzeugen von
Schwingungen, deren Frequenz von der Polarität eines Eingangssignals abhängt

Anmelder:

General Electric Company, Schenectady, N. Y.

(V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. W. Reichel, Patentanwalt,

Frankfurt/M. 1, Parkstr. 13

Als Erfinder benannt:

Jerome Johnson Tiemann, Burnt Hills, N. Y.

(V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 31. Mai 1961 (113 855) - -

ristik einer Tunneldiode, wie sie insbesondere für den Gegenstand der Erfindung geeignet ist.

In F i g. 1 ist eine Induktivität 1 gezeigt, ferner sind zwei in Gegentakt geschaltete Tunneldioden 2 und 3 vorgesehen, die in Reihe in einem Stromkreis mit den Anschlüssen 4 und 5 liegen. Die Oszillatorschaltung weist eine Vorrichtung zur Erzeugung einer Vorspannung aus einem zugeführten Eingangssignal auf. Diese Vorrichtung kann vorzugsweise aus einem Widerstand 6 und einem Kondensator 7 bestehen, der parallel zu den Eingangsklemmen 4 und 5 liegt. Der Widerstand 6 dient als Belastung für die negativen Widerstände der Tunneldioden 2 und 3 und soll einen Wert haben, der etwa gleich der absoluten Größe der negativen Widerstände derselben ist. Die Kapazität 7 dient als Nebenschluß und kann einen beliebigen Wert haben, dieser Wert muß jedoch so groß sein, daß gewährleistet ist, daß die Reaktanz klein im Vergleich zum Wert des Widerstandes 6 ist. Da die Tunneldioden gegeneinandergeschaltet sind, ergibt diese erzeugte Vorspannung eine Durchlaß-Vorspannung für die eine Vorrichtung und eine Gegenspannung für die andere.

Eine Serienschaltung von Kapazitäten 8 und 9 ist parallel zu den gegeneinandergeschalteten Tunneldioden 1 und 2 gelegt. Die Verbindungsstelle 10 zwischen den Tunneldioden 2 und 3 und die Verbindungsstelle 11 zwischen den in Reihe geschalteten Kapazitäten 8 und 9 sind miteinander beispielsweise über einen Leiter 12 verbunden. Die Kombination aus Kapazität 8 und Induktivität 1 stellt einen ersten

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Resonanzkreis mit einer Resonanzfrequenz /1 und die Kombination der Kapazität 9 und der Induktivität 1 ergibt den anderen Kreis mit einer Resonanzfrequenz/2. Der Ausgang der Oszillatorschaltung wird an den Ausgangsklemmen 13 und 14 abgenommen.

Wie in Fig. 2 an Hand einer typischen Strom-Spannungs-Charakteristik einer Tunneldiode, die zweckmäßigerweise im Falle der Erfindung Verwendung findet, gezeigt, weist die Tunneldiode ein Gebiet negativen Widerstandes A im unteren Durchlaßspannungsbereich der Stromspannungskurve auf. Die Charakteristik in F i g. 2 zeigt, daß in Gegenspannungsrichtung die Tunneldiode einen sehr niedrigen positiven Widerstand zeigt. Zum Beispiel kann eine in Gegenrichtung vorgespannte Tunneldiode einen Kurzschluß darstellen.

Der Durchlaßspannungsbereich der Stromspannungskurve derartiger Tunneldioden, bei denen der negative Widerstandsbereich auftritt, ändert sich in Abhängigkeit von dem bei der Herstellung verwendeten halbleitenden Material. Beispielsweise kann der negative Widerstandsbereich in einer Germaniumanordnung von etwa 0,04 bis 0,3 Volt betragen, während dieser Bereich für eine Gallium-Arsenid-Vorrichtung etwa zwischen 0,12 bis 0,5 Volt liegt.

Wenn derartige Tunneldioden in geeigneter Weise im niedrigen Durchlaßspannungsbereich vorgespannt werden, kann die negative Widerstandskurve zu Schwingungs- und Verstärkungsfunktionen verwendet werden. Wie im Zusammenhang mit der Kurve nach F i g. 2 beschrieben, ist der Widerstand einer derartigen Vorrichtung äußerst klein und erscheint als Kurzschluß, wenn diese Vorrichtung in Gegenrichtung vorgespannt ist.

In der polaritätsempfindlichen Oszillatorschaltung gemäß der Erfindung ergibt das Vorhandensein eines Eingangsimpulses einer bestimmten Polarität eine Tunneldiode mit einem mit niedriger Durchlaßspannung arbeitenden Betrieb im negativen Widerstandsbereich und die andere Tunneldiode mit einer Gegenvorspannung einen Betrieb im Bereich sehr kleinen Widerstandes. Damit wird eine Tunneldiode für den Betrieb im negativen Widerstandsbereich vorgespannt und erzeugt Schwingungen bei einer Frequenz, die durch die Resonanzimpedanz der Oszillatorschaltung festgelegt ist. Die andere Tunneldiode stellt im wesentlichen einen Kurzschluß dar und wirkt deshalb, als wenn sie außerhalb der Schaltung läge.

Insbesondere ergibt ein positiver Eingangsimpuls an den Klemmen 4 und 5 eine Durchlaßspannung für die Tunneldiode 2 und eine Gegenvorspannung für die Tunneldiode 3. Der positive Eingangsimpuls erzeugt am Widerstand 6 eine Spannung, die so groß ist, daß ein Betriebspunkt für die Tunneldiode 2 geschaffen wird, der im negativen Widerstandsbereich der Stromspannungskurve liegt. Da die Diode 3 entgegengesetzt zur Tunneldiode 2 geschaltet ist, ergibt diese Spannung, die durch das zugeführte Signal erzeugt wird, einen Betriebspunkt in der Gegenspannungsrichtung und die Tunneldiode 3 weist einen sehr geringen Widerstand auf.

Bei einem positiven Eingangsimpuls weist die Schaltung nach F i g. 1 im wesentlichen nur den einzelnen Resonanzkreis aus Induktivität 1 und Kapazität 8 parallel zur Tunneldiode 2 auf. Da die Tunneldiode 2 für einen Betrieb im negativen Widerstandsbereich vorgespannt ist, werden Schwingungen z. B. bei einer Frequenz/1 erzeugt, die durch die Resonazimpedanz der Kombination aus Induktivität 1 und Kapazität 8 bestimmt ist. In ähnlicher Weise ergibt ein negativer Eingangsimpuls auf die Klemmen 4 und 5 eine Durchlaßvorspannung für die Tunneldiode 3 und eine Gegenvorspannung für die Tunneldiode 2, und es werden Schwingungen bei der Frequenz/2 erzeugt, die durch die Resonanzimpedanz aus der Kombination von Induktivität 1 und Kapazität 9 bestimmt ist.

Ein Oszillator gemäß der Erfindung zur Erzeugung von Schwingungen bei einer bestimmten Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal einer bestimmten Polarität und Schwingungen bei einer anderen Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal entgegengesetzter Polarität hat nach einem praktischen Ausführungsbeispiel folgende Parameter verwendet, die als Beispiel angeführt werden.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Oszillatorschaltung zum Erzeugen von Schwingungen bei einer ersten Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal einer bestimmten Polarität und von Schwingungen bei einer zweiten Frequenz in Abhängigkeit von einem Eingangssignal entgegengesetzter Polarität, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Tunneldioden (2, 3) gegeneinandergeschaltet sind, daß eine Vorspannschaltung mit den Tunneldioden zur Erzeugung einer Vorspannung aus einem zugeführten Eingangssignal verbunden ist, wobei die Vorspannung eine Durchlaßvorspannung und einen Betrieb im negativen Widerstandsbereich für eine der Tunneldioden und eine Gegenvorspannung und einen Betrieb im niedrigen positiven Widerstandsbereich für die andere Tunneldiode aufbaut, und daß eine Frequenzbestimmungsschaltung zwei Stromkreise mit verschiedenen Resonanzfrequenzen aufweist, deren jeder wirksam an eine Tunneldiode gelegt ist, um Schwingungen über die in Durchlaßrichtung vorgespannte Tunneldiode zu erzeugen.

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannschaltung einen Widerstand (6) parallel zum Eingang der beiden Tunneldioden (2, 3) aufweist, so daß in Abhängigkeit von einem zugeführten Eingangssignal einer bestimmten Polarität eine geringe Durchlaßvorspannung für eine Tunneldiode für den Betrieb im negativen Widerstandsbereich und eine entsprechende Gegenvorspannung für die andere Tunneldiode erzeugt wird.

3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzbestimmungsschaltung eine Induktivität (1) und eine erste und eine zweite Kapazität (8, 9) aufweist, daß eine Kapazität (8) parallel zu einer Tunneldiode (2) und die andere Kapazität (9) parallel zur anderen Tunneldiode (3) gelegt ist, so daß Schwingungen erzeugt werden, deren Frequenz durch die Resonanzimpedanz des Kreises aus Induktivität und Kapazität bestimmt ist, der parallel zur entsprechenden in Durchlaßrichtung durch das zugeführte Eingangssignal vorgespannten Tunneldiode geschaltet ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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