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Die Erfindung betrifft elektrische Generatoranordnungen.
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Insbesondere, aber nicht ausschließlich, bezieht sich diese Erfindung
auf elektrische Generatoranordnungen, die Zenerdioden enthalten, welche eine Stabilisierung
des vom Generator gelieferten Schwingungssignals bewirken sollen.
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In bekannten Formen von elektrischen Schwingungssignal-Generatoranordnungen,
bei denen das Signal mit Hilfe eines Flächentransistors erzeugt wird, wird die Signalamplitude
durch Steuerung der Werte der Gleichvorspannungen stabilisiert, die an den Transistor
angelegt werden.
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Diese Steuerung wird oft mit Hilfe einer Zenerdiode erzielt, die über
der Basis-Emitter-Strecke des Transistors liegt, wobei diese Diode in Sperrichtung
betrieben wird.
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Beim Betrieb in dieser Art stellt die Diode einen beträchtlichen Widerstand
gegen den Stromfluß in der einen Richtung dar, und jegliche Änderung im Wert dieses
Stromes, die z. B. durch eine Änderung des Wertes der Gleichspannungsversorgung
der Anordnung hervorgerufen sein kann, wird eine Änderung der Potentialdifferenz
über die Diode hervorrufen. Demnach werden die an die Emitter- und Basiselektroden
des Transistors angelegten Vorspannungen beeinflußt, und die Amplitude des vom Transistor
erzeugten Schwingungssignals wird verändert.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist eine elektrische Schaltungsanordnung,
die Teil einer elektrischen Schwingungssignal-Generatoranordnung sein kann, bei
der das oben genannte Problem in wesentlichem Maße überwunden ist.
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Die Erfindung geht aus von einer elektrischen Generatoranordnung,
die aus einer Oszillatorschaltung und einer nachgeschalteten Verstärkerschaltung,
die jeweils mindestens einen Transistor enthalten, besteht und Vorrichtungen einschließlich
einer Zenerdiode zur Stabilisierung der Vorspannungspegel in der Oszillator- und
Verstärkerschaltung enthält.
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Gemäß der Erfindung liegt die Zenerdiode im Emitter-Kollektor-Stromkreis
mindestens eines Transistors in der ersten der beiden Schaltungen und im Betrieb
wird die ganze oder ein bestimmter Bruchteil der im Kreis mit der Zenerdiode erzeugten
Spannung als Vorspannung an das Emitter-Basis-Netzwerk mindestens eines Transistors
in der zweiten der beiden Schaltungen angelegt. Ferner wird eine Spannung, die vom
Emitter-Kollektor-Stromfluß des oder eines Transistors der zweiten Schaltung abgeleitet
ist, als eine Vorspannung an das Emitter-Basis-Netzwerk mindestens eines Transistors
in der ersten Schaltung angelegt.
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Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung führt die Zenerdiode
Strom von den Kollektor-Emitter-Pfaden von zwei Transistoren in einer der Schaltungen,
wobei die Basis-Emitter-Vorspannung jedes dieser Transistoren durch den Wert des
Kollektor-Emitter-Stromflusses eines entsprechenden von zwei Transistoren in der
anderen der Schal- i tungen bestimmt wird und die Basis-Emitter-Vorspannung jedes
der letztgenannten zwei Transistoren durch die Spannung bestimmt wird, die über
der Zenerdiode entwickelt wird.
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Ein weiterer Vorteil ergibt sich, wenn der oder i jeder Transistor
in der einen Schaltung ein pnp-Flächentransistor und der oder jeder Transistor in
der anderen Schaltung ein npn-Flächentransistor ist. Die eine Ausführungsform einer
elektrischen Schwingungssignal-Generatoranordnung und eine Abänderung davon werden
jetzt als Beispiel unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
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F i g. 1 ist ein Schaltbild der Anordnung und F i g. 2 ist ein Schaltbild
der abgeänderten Anordnung.
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Die Anordnung in F i g. 1 umfaßt eine Oszillatorschaltung 1 und eine
Verstärkerstufe 2.
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Die Oszillatorschaltung 1 enthält einen npn-Flächentransistor 3, der
mit einem Rückkopplungspfad zwischen seinem Kollektor und der Basis versehen ist,
wobei dieser Rückkopplungspfad eine Kapazität 4, einen Übertrager 5, einen Widerstand
6, einen Kristall 7 und eine Kapazität 8 enthält. Das eine Ende jeder Wicklung des
Übertragers 5 ist mit einer Erdleitung 9 über einen Widerstand 10 und eine Kapazität
11 parallel dazu verbunden. Der Emitter des Transistors 3 liegt über die beiden
Widerstände 13 und 14 an einer Versorgungsleitung 12, wobei
der Verbindungspunkt zwischen diesen beiden Widerständen 13 und 14 über eine Kapazität
15 an Erde liegt.
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Die Verstärkerstufe 2 enthält einen pnp-Flächentransistor 16. Der
Emitter des Transistors 16 liegt über die beiden Widerstände 17 und 18 an der Erdleitung
9, und der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 17 und 18 liegt über eine
Kapazität 19 ebenfalls an der Erdleitung 9. Der Kollektor des Transistors 16 ist
über die Primärwicklung eines Übertragers 20 und über eine Zenerdiode 21 mit der
Versorgungsleitung 12 verbunden, wobei die Primärwicklung des übertragers 20 durch
eine Kapazität 22 überbrückt ist. Der Verbindungspunkt zwischen der Primärwicklung
des Übertragers 20 und der Zenerdiode 21 liegt über eine Kapazität 23 an Erde und
an der Basis des Transistors 3 in der Oszillatorschaltung 1 über die Parallelschaltung
einer Kapazität 24, einer Induktivität 25 und eines Widerstandes 26. Die Basis des
Transistors 16 ist mit einem Abgriff eines Widerstandes 6 in der Oszillatorschaltung
1 verbunden. Der Ausgang der Anordnung wird über der Sekundärwicklung des Übertragers
20 abgenommen und über die beiden Widerstände 27 und 28 an die Ausgangsklemmen 29
und 30 geliefert.
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Während des Betriebes der Anordnung wird die Versorgungsleitung 12
nominell auf einem Potential von 13,5 Volt in bezug auf die Erdleitung 9 durch die
Quelle 50 gehalten.
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Der Betrieb der Anordnung verläuft wie folgt: Es wird zuerst der Wechselstrombetrieb
der Anordnung betrachtet.
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Der Transistor 3 arbeitet auf bekannte Weise, um ein Schwingungssignal
zu erzeugen, dessen Frequenz durch die Resonanzfrequenz des Kristalls 7 und dessen
Amplitude durch den Wert der Gleichvorspannungen bestimmt wird, die an die Elektroden
des Transistors 3 angelegt werden. Dieses Schwingungssignal wird an den Transistor
16 über dessen Basis-Emitter-Strecke zwischen der Erdleitung 9 und dem Abgriff am
Widerstand 6 gegeben, wird im Transistor 16 verstärkt und dann von der Kollektorelektrode
des Transistors 16 über den Übertrager 20 an die Ausgangsklemmen 29 und
30 geliefert.
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Es wird jetzt die Betriebsgleichspannungsversorgung der Anordnung
betrachtet.
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Der Einfachheit halber wird diese unter Bezugnahme auf nur vier Bauelemente,
nämlich die Transistoren
3 und 16, den Widerstand
10 und die Zenerdiode 21 beschrieben, und es werden die beiden Pfade
zwischen den Leitungen 9 und 12 betrachtet, von denen der erste den
Widerstand 10 und die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
3 und der zweite die Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
16 und die Zenerdiode 21 enthält.
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Die Zenerdiode 21 wird in Sperrichtung betrieben und ist so
gestaltet, daß sie die Potentialdifferenz über der Basis-Emitter-Strecke des Transistors
3 bestimmt. Damit das vom Transistor 3 erzeugte Schwingungssignal eine praktisch
stabile Amplitude haben kann, ist es notwendig, daß die Potentialdifferenz über
der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 3
praktisch stabil ist, und um dies
zu erzielen, ist es notwendig, den Wert des in der Zenerdiode 21
fließenden
Gleichstromes und damit den in der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
16 praktisch stabil zu halten.
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Der Wert des in der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors
16 fließenden Gleichstromes ist abhängig von der Potentialdifferenz über
der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 16. Diese Potentialdifferenz wird
durch den Spannungsabfall am Widerstand 10
bestimmt, der von dem Wert des
im Widerstand 10 fließenden Gleichstromes abhängt.
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Der im Widerstand 10 fließende Gleichstrom fließt auch in der
Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 3, und deshalb ist sein Wert von
der Potentialdifferenz über der Basis-Emitter-Strecke des Transistors
3 abhängig, die, wie oben angegeben wurde, durch die Zenerdiode
21 bestimmt wird.
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Wenn demnach die Potentialdifferenz zwischen den Leitungen
9 und 12 von ausreichender Größe ist, um die Zenerdiode in ihrem Sperrzustand
zu halten, dann wird der Wert des in jedem der beiden oben gekennzeichneten Pfade
fließenden Gleichstromes priktisch konstant gehalten.
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Dies stellt sicher, daß die Potentialdifferenz über der Zenerdiode
21 und damit über der Basis-Emitter-Strecke des Transistors 3 und damit die
Amplitude des vom Transistor 3 erzeugten Schwingungssignals sowie das von der Anordnung
gelieferte Schwingungssignal praktisch stabil gehalten werden.
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Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß Veränderungen im Wert
der Potentialdifferenz zwischen den Leitungen 9 und 12, die z. B.
durch ein Ermüden der Zellen hervorgerufen werden können, wenn die Gleichspannungsquelle
eine Batterie ist, keine nachteilige Wirkung auf die Amplitude des von der Anordnung
gelieferten Schwingungssignals haben.
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Als eine Abänderung der oben beschriebenen Anordnung können die Stellungen
der Zenerdiode 21
und des Widerstandes 10 vertauscht werden, wobei
die Zenerdiode 21 in Durchlaßrichtung zur Erdleitung 9 geschaltet
wird.
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Bei dieser abgeänderten Anordnung erzeugt die Zenerdiode eine praktisch
stabile Potentialdifferenz über der Basis-Emitter-Strecke des Verstärkertransistors
16, und erneut wird der Wert des in jedem der beiden oben beschriebenen Pfade,
die jetzt abgeändert sind, fließenden Gleichstromes praktisch konstant gehalten,
und damit wird die Amplitude des von der Anordnung gelieferten Schwingungssignals
praktisch stabil gehalten.
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In der F i g. 2 ist der Transistor 3 des Schwingungssignalgenerators
gemäß F i g. 1 durch ein Paar von npn-Flächentransistoren 31 und 32 ersetzt, und
der Verstärkertransistor 16 der F i g. 1 ist durch ein Paar pnp-Flächentransistoren
33 und 34 ersetzt, zumindest insoweit, wie die Gleichspannungsbedingungen der Anordnung
betroffen sind.
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Eine Zenerdiode 35 liegt über der Basis-Emitter-Strecke jedes
der Transistoren 33 und 34, und ein Widerstand 36 ist mit einem
entsprechenden der beiden Widerstände 37 und 38 über der Basis-Emitter-Strecke
jedes Transistors 31 und 32 in Reihe geschaltet.
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Es werden erneut wie im Fall der F i g. 1 zwei Pfade zwischen der
Erdleitung 39 und der Versorgungsleitung 40 betrachtet, wobei der
eine Pfad die Zenerdiode 35 in Reihe mit der Emitter-Kollektor-Strecke jedes der
Transistoren 31 und 32 und der andere Pfad die Parallelanordnung aus
der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 33 und dem Widerstand 37 sowie
der Emitter-Kollektor-Strecke des Transistors 34 und dem Widerstand
38 in Reihe mit dem Widerstand 36 enthält. Die Anordnung hält den
Wert des in jedem dieser beiden Pfade fließenden Gleichstromes praktisch konstant,
und damit wird die Potentialdifferenz über der Basis-Emitter-Strecke jedes Transistors
31, 32, 33 und 34 praktisch konstant gehalten.
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Wenn die Wechselstrombedingungen der Anordnung betrachtet werden,
so ist der Transistor 32
mit einem Rückkopplungsweg zwischen seinem Kollektor
und seiner Basis ausgerüstet, wobei dieser Rückkopplungsweg einen Kristall
41 und einen übertrager 42 enthält. Der Transistor 32 arbeitet
auf bekannte Weise und erzeugt ein Schwingungssignal, dessen Frequenz durch den
Kristall 41 und dessen Amplitude durch die Gleichvorspannungen an den Elektroden
des Transistors 32 bestimmt werden. Dieses Signal wird auf den Transistor
34 geliefert, wird dort verstärkt und gelangt dann über die beiden npn-Transistoren
43 und 44 an einen Ausgangsübertrager 45 und damit an die Ausgangsklemmen
46 und 47. Ein Teil des am Übertrager 45 auftretenden Signals wird
auf die Basiselektrode des Transistors 33 zurückgekoppelt.
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Die Paare der Transistoren 31 und 32 sowie
33
und 34 besitzen einen entsprechenden Widerstand 48 oder 49 in den
Emitterstrecken der Transistoren 31
und 32 oder 33 und
34 jedes Paares. Die Transistoren 31 und 32 oder 33 und 34 in jedem Paar
arbeiten auf diese Weise zusammen auf bekannte Weise, so daß sie einander bei irgendwelchen
Änderungen der Arbeitskennlinien entgegenwirken, die z. B. durch Temperaturänderungen
hervorgerufen werden können.
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Demnach sind die an jeden der Transistoren 31,
32, 33
und 34 angelegten Gleichvorspannungen gegen Veränderungen in der Potentialdifferenz,
die von der Quelle 51 zwischen der Erdleitung 39 und der Versorgungsleitung
40 geliefert wird, stabilisiert, und die Transistoren 31, 32, 33 und
34 sind so angeordnet, daß sie praktisch unbeeinflußt sind durch Temperaturänderungen
und demnach wird die Amplitude des von der Anordnung an die Ausgangsklemmen
46
und 47 gelieferten Schwingungssignals praktisch stabil gehalten.