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Rückgekoppelter Röhrengenerator mit gleichzeitiger Frequenzvervielfachung
C
Die Erfindung bezieht sich auf einen rückgekoppelten Röhrengenerator mit
gleichzeitiger Frequenzvervielfachung, unter Verwendung eines aus ohmschen Widerständen
bestehenden Spannungsteilers zur Erzeugung der Rückkopplungsspannung für die Speisung
eines im Rückkopplungsweg liegenden Schwin,-quarzes.
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Es ist ein kristallgesteuerter rückgekoppelter Röhrengenerator in
Kathodenbasisschaltung mit einem in seiner Eigenfrequenz schwingenden Kristall im
Rückkopplungsweg bekannt, bei dem der Kristall zwischen reellen Widerständen angeordnet
ist, deren Widerstandswerte etwa in der Größenordnung des Resonanzwiderstandes des
Kristalls liegen oder klein gegen diesen Resonanzwiderstand sind. Die Rückkopplungsspannung
wird dabei von der Sekundärseite eines Transformators über zwei einen Spannungsteiler
bildende Widerstände abgegriffen und über den Quarz dem Gitter zugeführt. Durch
Wahl des Teilerverhältnisses läßt sich der Rückkopplungsgrad regeln und eine überlastung
des Kristalls verhindern (deutsche Patentschrift 735 426). Bei der bekannten
Anordnung ist neben den als Spannungsteiler wirkenden ohmschen Widerständen ein
zusätzlicher Gitterableitwiderstand am Steuergitter der Röhre angeschlossen, der
nicht die Aufgabe hat, die Oszillatorschwingungen zu begrenzen, sondern die fest
angelegte Gittervorspannung dem Gitter zuzuführen. Er liegt ebenfalls in der Größenanordnung
des Resonanzwiderstandes des Quarzes.
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Es ist ferner eine Röhrenoszillatorschaltung bekannt, die einen Parallelresonanzkreis
enthält, dessen Induktivität anclezapft und über einen Quarz mit der Kathode verbunden
ist. Dem Resonanzkreis ist ein Dämpfungswiderstand parallel geschaltet, zusätzlich
ist ein Gitterableitwiderstand vorgesehen. Der induktive Spannungsteiler verursacht,
insbesondere bei zunehmender Frequenz, wegen der undefinierten Kopplungen frequenzmäßig
ungünstige Nebenwirkungen.
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Der Erfliidung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Nachteile der bekannten
Schaltungen zu vermeiden. Gemäß der Erfindung, die, sich auf einen rückgekoppelten
Röhrengenerator der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht,
daß bei Verwendung einer Pentodenröhre, deren Schirm- und Bremsgitter für die zu
erzeugende Frequenz auf Massepotential liegen, die zwischen Steuergitter und Schirmgitter
an einem gegen das Steuergitter durch einen Kondensator (C,) abgeblockten Parallelresonanzkreis
liegende Spannung durch einen aus zwei Widerständen gebildeten hochohmigen Spannungsteiler
geteilt ist, der gleichzeitig auch den Gitterableitwiderstand zur Begrenzung, des
Gittergleichstromes der Röhre und damit der Oszillatorschwingung bildet, und daß
zwischen Spannungsteilerabgriff und der Kathode der in Serienresonanz schwingende,
frequenzbestimmende Quarz und ein in Serie zum Quarz liegender Trennkondensator
eingeschaltet sind. Gegenüber den bekannten Schaltungen dient hier der Spannungsteiler
sowohl zum unmittelbaren Abgreifen der Rückkopplungsspannung als auch als Gitterableitwiderstand
und wegen seines hohen Wertes zur Begrenzung der Oszillatorschwingung. Dadurch ergibt
sich ein wesentlich einfacherer Aufbau des Röhrengenerators mit dem Vorteil, daß
die Schaltung auch für höhere Frequenzen geeignet ist. Ein weiterer Vorteil ist
dadurch gegeben, daß der Spannungsteiler eine bessere Beseitigung der Störkopplungen
innerhalb des Oszillators erinö-licht. Der hohe Teilerwiderstand ergibt einen hervorragenden
überlastungsschutz für den Quarz, so daß dieser praktisch überhaupt nicht gefährdet
ist. Durch den hochohmig gewählten Gesamtwiderstand des Spannungsteilers wird in
vorteilhafter Weise eine Bedämpfung des Anodenkreises der Röhre durch den Spannungsteiler
vermieden.
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Die Begrenzerwirkung der Oszillatorschwingung kann durch Verändern
nach Bedarf eingestellt und so die Ausaanasspannung, insbesondere deren Oberwellengehalt,
verändert werden. Die Erfindung benutzt für den Ausgangskreis keinen Transformator,
womit die Schaltung in ihrer Verwendung nicht auf eine bestimmte Bandbreite beschränkt
bleibt. Beim erfindungsgemäßen Schaltungsaufbau ist auch die Verwendung eines Spulenrevolverschalters
möglich.
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Das günstigste Teilerverhältnis für die Rückkopplungsspannung wird
zweckmäßig für die Quarze mit dem höchsten Serienresonanzwiderstand fest eingestellt.
Hierzu kann auch ein Potentiometer verwendet
werden. Damit ohne
Einbuße der Schwingfreudigkeit das Einsetzen von Quarzen mit kleinerem Resonanzwiderstand
und damit höherer Güte möglich ist, kann durch Vergrößern der wirksamen Gittervorspannung
(Verkleinern der Steilheit der Röhre) mittels eines einstellbaren Widerstandes im
Gleichstromkreis der Kathode die Schaltung angepaßt werden, so daß die gewünschte
Ausgangsspannung bzw. der gewünschte Richtstrom an der Mischdiode wieder den gleichen
Wert hat.
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Weitere Einzelheiten der Erfindung sind an Hand eines Ausführungsbeispieles
näher erläutert, bei dem ein rückgekoppelter Röhrengenerator für die Erzeugung der
Hilfsfrequenz für Umsetzer im Fernsehbereich dargestellt ist. Das Schinngitter
8 und das Bremsgitter 9 der als Pentode aufgebauten Oszillatorröhre
Rö liegen auf Massepotential. Beim Schirmgitter 8 wird dies dadurch erreicht,
daß der Kondensator C, für die Oszillatorfrequenz praktisch einen Kurzschluß
gegen Masse bildet. Der Schwingkreis der Dreipunkt-Oszillatorschaltung
L 21 C3 mit dem ohmsehen Spannungsteiler R., R lie-t zwischen dem
C 4 C
Steuergitter 2 und dem Schirmgitter 8 der Pentode. Der
Kondensator C, verhindert das Kurzschließen der Gleichspannunor am Spannungsteiler
R., R 4* Am Abgriff zwischen den Schichtwiderständen R., und R4 ist der in
Serienresonanz schwingende, frequenzbestimmende Quarz Q angeschlossen, der
bevorzugt auf einer seiner Obertonfrequenzen schwingt (Obertonquarz). Parallel zu
diesem Quarz liegt eine Kompensationsspule L., und in Serie ist der Trennkondensator
C, eingeschaltet, um nicht die Gittervorspannung kurzzuschließen. Die Widerstände
R, und R 4 des Spannungsteilers bilden zugleich den Gitterableitwiderstand für das
Steuergitter 2 und sind derart bemessen, daß der resultierende Gesamtwiderstand
den erforderlichen Wert für den Gitterableitwiderstand ergibt. Unabhängig von der
Größe des Gitterableitwiderstandes kann dabei das Teilerverhältnis der Widerstände
R 3 und R 4 eingestellt werden. Dabei lassen sich auch beliebig große Teilerverhältnisse
einfach herstellen, die bei induktiver oder kapazitiver Anko pluno, an den Parallelresonanzkreis
zu Schwiep r.' rigkeiten führen würden, weil die Rückwirkunasfreiheit der wirksamen
Schwingkreise bei der Verwendung von Blindelementen nicht immer gegeben ist und
dadurch die Gefahr besteht, daß parasitäre Schwingungen auftreten. Bei induktiver
Ankopplung würde außerdem bei hohen Frequenzen und bei Spulen mit geringen Windungszahlen
die Auskopplung durch Anzapfung der Spulen nur für kleine Teilerverhältnisse möglich
sein. An der mit +A bezeichneten Stelle wird die Anodenspannung angeschlossen,
wobei die am Schirmgitter 8 liegende Schirmgitterspannung durch den Spannungsabfall
am Widerstand R, geringer ist als die an der Anode 7 liegende Spannung. über
den Kondensator C 8 wird die an der Anode 7 auftretende in bezug auf
den Oszillator rückwirkungsfreie Oberwellenspannung zu einer hier nicht näher dargestellten
Gitterbasisstufe weitergeleitet, wo sie selektiv verstärkt und anschließend dem
eigentlichen Mischkreis mit einer Halbleiter-Mischdiode zugeführt wird. Dabei soll
der Richtstrom dieser Mischdiode einen bestimmten Wert wegen des günstigsten Mischungsgrades
beibehalten und sich beim Oszillator einstellen lassen. Hierzu ist in der Gleichstromzuführung
für die Kathode 3 der Röhre ein hochfrequenzmäßig durch den Kondensator
C, überbrückter einstellbarer Widerstand R , mit einem nachgeschalteten Begrenzungswiderstand
Ri vorgesehen. Auf diese Weise läßt sich durch Begrenzung des Gitterableit-#viderstandes
(Spannungsteiler) und durch Einstellen der Gittervorspannung die Oberwellenspannung
bzw. Ausgangsspannuno, an der Anode und damit der Richtstrom der Mischdiode in weiten
Grenzen verändern. Außerdem können Quarze mit unterschiedlichen Resonanzwiderständen
verwendet und die gewünschte Ausgangsspannung eingestellt werden, ohne daß die Schwinggfreudigkeit
von Quarzen hoher Güte verlorengeht. Die Verstellung des Kathodenwiderstandes durch
den einstellbaren Widerstand ergibt gleichzeitig ein Gleiten der Schinngitterspannung,
die bei kleinen Ausgangsspannungen oder auch bei Netzunterspannung ein sicheres
Anschwingen gewährleistet. Der Schirmgitterwiderstand wirkt ebenso wie der Kathodenwiderstand
bei Netzspannungsschwankungen stabilisierend.