DE1302946B - - Google Patents
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- Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)
Description
-O On-O On
© Int. Cl.: H 03 b© Int. Cl .: H 03 b
DEUTSCHESGERMAN
PATENTAMT ΛλΒ"7/^ PATENT OFFICE ΛλΒ " 7 / ^
Deutsche Kl.: 21 a4,13 German class: 21 a4, 13
21 a4, 8/0121 a4, 8/01
© Aktenzeichen: P 13 02 946.4-35 © File number: P 13 02 946.4-35
(g) Anmeldetag: 30. September 1959(g) Filing date: September 30 , 1959
@ Offenlegungstag: —@ Disclosure date: -
© Auslegetag: 25. Februar 1971 © Day on display: February 25, 1971
@) Unionspriorität@) Union priority
(g) Datum: — (g) Date: -
<h) Land: — <h) Country: -
@ Aktenzeichen: —@ File number: -
@ Bezeichnung: Mehrstufiger Oszillator mit im Rückkopplungsweg@ Designation: Multi-stage oscillator with in the feedback path
liegendem Stellgliedhorizontal actuator
@ Zusatz zu: —@ Addition to: -
@ Ausscheidung aus: —@ Elimination from: -
@ Anmelder: Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München @ Applicant: Siemens AG, 1000 Berlin and 8000 Munich
Als Erfinder benannt: Vollnhals, Friedemann, Dipl.-Ing., 8190 Wolfratshausen; Named as inventor: Vollnhals, Friedemann, Dipl.-Ing., 8190 Wolfratshausen;
Knapp, Klaus, Dipl.-Ing., 8000 München Knapp, Klaus, Dipl.-Ing., 8000 Munich
Für die Beurteilung der Patentfähigkeit in Betracht gezogene Druckschriften: DT-PS 1 015 070 »NTZ«, Heft 4/ 1957, S. 195 bis Publications taken into consideration for assessing patentability: DT-PS 1 015 070 "NTZ", Issue 4/1957 , p. 195 bis
DT-AS 1 023 090 »Proceedings of the IRE«, DT-AS 1 023 090 "Proceedings of the IRE",
US-PS 2 444 349 Februar 1954, S. 391 bis U.S. Patent 2,444,349 February 1954, pp. 391 to
^ © 2.71 109509/93^ © 2.71 109509/93
Die Erfindung betrifft einen mehrstufigen, mit einem Schwingquarz als frequenzselektivem Glied versehenen Oszillator mit im Rückkopplungsweg liegendem Stellglied, das abhängig von einer der Ausgangsspannung proportionalen Gleichspannung als Stellgröße gesteuert ist.The invention relates to a multi-stage, with a quartz oscillator as a frequency-selective member provided oscillator with an actuator located in the feedback path, which is dependent on one of the output voltage proportional DC voltage is controlled as a manipulated variable.
Aus der deutsche Patentschrift 1 015 070 ist eine Schaltungsanordnung eines Generators mit stabilisierter und überwachter Amplitude der Ausgangsspannung bekannt, bei der nur der Rückkopplungskreis über das frequenzselektive Glied geführt wird, während der Regelkreis dieses frequenzselektive Glied umgeht.From the German patent 1 015 070 a circuit arrangement of a generator with a stabilized and monitored amplitude of the output voltage is known at which only the feedback loop is performed via the frequency-selective member, while the control loop of this frequency-selective member bypasses.
Dieser Unterschied gegenüber dem eingangs erwähnten Oszillator ist jedoch im Hinblick auf die angestrebte Klirrfreiheit bei gleichzeitig hoher Stabilität der Ausgangsspannung wesentlich, da nämlich bei der bekannten Schaltungsanordnung Klirrfreiheit nur dann erzielt wird, wenn alle einzelnen Baugruppen auf hohe Klirrfreiheit hin ausgelegt sind.However, this difference compared to the oscillator mentioned at the beginning is with regard to the Desired freedom from distortion with high stability of the output voltage at the same time is essential, because with the known circuit arrangement distortion-free is only achieved if all individual assemblies are designed for a high degree of freedom from distortion.
Bei der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 der USA.-Patentschrift 2 444 349 wird zwar durch die Art der Schaltung, bei der das durch einen Quarz dargestellte frequenzselektive Glied unmittelbar am Ausgang der Oszillatoranordnung angeschaltet ist, hohe Klirrfreiheit erreicht, jedoch können bei dieser Schaltungsart keinesfalls hohe Ausgangsleistungen erzielt werden, da die gesamte Ausgangsleistung über den Quarz geführt werden muß, der jedoch schon bei wenigen Milliwatt Ausgangsleistung durch die allzuhohe thermische Belastung zerstört werden würde.In the circuit arrangement according to FIG. 2 of U.S. Patent 2,444,349 is admittedly by Type of circuit in which the frequency-selective element represented by a quartz is directly on the Output of the oscillator arrangement is switched on, a high level of freedom from distortion is achieved, but can with this Type of circuit under no circumstances can high output powers be achieved, since the entire output power over the quartz has to be led, which, however, already at a few milliwatts of output power due to the excessively high thermal stress would be destroyed.
In der Literaturstelle »Proceedings of the IRE«, Februar 1954, S. 391 bis 401, sind außerdem Stabilisationsschaltungen für Transistor-Oszillatoren beschrieben, bei denen die Ausgangsspannung im Regelkreis mit einer Bezugs spannung verglichen und die Differenzspannung zur Steuerung des Basisstromes der in Emitterschaltung angeordneten Transistoren dient, an die frequenzbestimmende Parallelresonanzkreise aus konzentrierten Schaltelementen angeschlossen sind. Hierbei ist es auch bekannt, die Bezugsspannung in einer mit einem Thermistor zur Temperaturkompensation versehenen Schaltung zu erzeugen.In the reference "Proceedings of the IRE", February 1954, pp 391 to 401, there are also stabilization circuits for transistor oscillators where the output voltage is in the control loop compared with a reference voltage and the differential voltage to control the base current the transistors arranged in the emitter circuit serves to the frequency-determining parallel resonance circuits are connected from concentrated switching elements. It is also known to use the reference voltage in one with a thermistor for temperature compensation provided circuit to generate.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Oszillatorschaltungsanordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der eine optimale Lösung zwischen Klirrarmut, kleiner Quarzbelastung, Stabilität der Ausgangsspannung gegen Belastungsänderungen und erzielbarer Ausgangsleistung erreicht wird.The object of the present invention is to provide an oscillator circuit arrangement of the type mentioned in the opening paragraph Art to create an optimal solution between low distortion, low quartz load, stability the output voltage against changes in load and achievable output power is achieved.
Der mehrstufige Oszillator wird gemäß der Erfindung derart ausgebildet, daß dem Schwingquarz als Stellglied ein Transistor in Emitterschaltung vorgeschaltet ist, dessen Verstärkung durch Änderung der Basis vorspannung veränderbar ist, daß ein dazugehöriger Regler sich zwischen dem Oszillatorausgang und dem Stellglied befindet, daß außerdem vor diesem Ausgang ein mit einer Gegentaktendstufe ausgerüsteter Verstärker als Verbindung von frequenzselektivem Glied und Stellglied eingefügt ist und daß die dem Verstärker entnommene Ausgangsspannung im Regler nach Gleichrichtung mit kurzer Zeitkonstante mit einer durch eine Schaltungsanordnung mit einer Zenerdiode erzeugten Sollspannung verglichen wird und die entstehende Differenzspannung dem Stellglied als Stellgröße zugeführt wird und daß parallel zur Zenerdiode ein Spannungsteiler liegt, dessen einer Teil aus einem Heißleiter besteht.The multi-stage oscillator is designed according to the invention such that the quartz crystal as Actuator a transistor in emitter circuit is connected upstream, whose gain by changing the Base bias is changeable that an associated controller is located between the oscillator output and the actuator is located that, in addition, a push-pull output stage equipped with a push-pull output stage in front of this output Amplifier is inserted as a connection of frequency-selective element and actuator and that the output voltage taken from the amplifier in the regulator after rectification with a short time constant compared with a nominal voltage generated by a circuit arrangement with a Zener diode is and the resulting differential voltage is fed to the actuator as a manipulated variable and that A voltage divider is parallel to the Zener diode, one part of which consists of an NTC thermistor.
Durch diese Maßnahmen wird der Vorteil erreicht,These measures have the advantage that
daß die Frequenzkonstanz des Oszillators nur noch durch die Konstanz des Quarzes bestimmt wird. Es
können daher in einfacher Weise Frequenzgenauigkeiten von 2 · IO-5 und mehr erreicht werden.
Ein weiterer wesentlicher Vorteil eines derartigen Aufbaus gegenüber bekannten Anordnungen liegt
darin, daß die Ausgangsspannung ohne zusätzlichen Filteraufwand klirrarm ist. Ferner kann der Resonanzwiderstand
des frequenzselektiven Gliedes inthat the frequency constancy of the oscillator is only determined by the constancy of the crystal. Frequency accuracies of 2 · IO -5 and more can therefore be achieved in a simple manner.
Another major advantage of such a structure compared to known arrangements is that the output voltage is distortion-free without additional filter expenditure. Furthermore, the resonance resistance of the frequency-selective element in
ίο großen Grenzen schwanken, ohne die Ausgangsspannung und/oder Oszillatorfrequenz zu ändern. Die Ausgangsspannung ist außerdem unabhängig von durch Alterungs- und/oder Temperatureinflüssen verursachten Schwankungen des Verstärkungsgrades der verwendeten Transistoren. Sie ist weiterhin unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung und unabhängig von Belastungsänderungen. Die Anordnung hat ferner den Vorteil, daß sie einen großen Regelbereich in beiden Richtungen ermög- ίο large limits fluctuate without changing the output voltage and / or oscillator frequency. The output voltage is also independent of fluctuations in the gain of the transistors used caused by aging and / or temperature influences. It is still independent of fluctuations in the supply voltage and independent of changes in load. The arrangement also has the advantage that it enables a large control range in both directions.
zo licht, ohne den Quarz zu überlasten.zo light without overloading the quartz.
Gegenüber der Anordnung nach der deutschen Patentschrift 1 015 070 hat der Gegenstand nach der Erfindung den weiteren Vorteil, daß das aus einem Quarz bestehende frequenzselektive Glied zugleich als steiles Bandfilter verwendet wird, so daß lediglich der Ausgangsverstärker so ausgebildet sein muß, daß sein Eigenklirr niedrig ist, während bezüglich des Klirrfaktors bei den anderen Baugruppen keinerlei Rücksicht genommen zu werden braucht.Compared to the arrangement according to the German Patent 1 015 070, the subject of the Invention has the further advantage that the frequency-selective member consisting of a quartz at the same time is used as a steep band filter, so that only the output amplifier must be designed so that its own distortion is low, while with regard to the distortion factor in the other assemblies none Needs to be taken into account.
Die Erfindung wird an Hand des Prinzipstromlaufs der Fig. 1 und an Hand des in der Fig. 2 dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.The invention is illustrated by means of the basic flow of FIG. 1 and that shown in FIG Embodiment explained in more detail.
Die Forderung nach hoher Ausgangsspannungskonstanz (Änderung <l°/o), unabhängig von Belastungs-, Batteriespannungs- und Temperaturschwankungen (einschließlich der Alterung und Toleranz der Bauelemente) bei gleichzeitiger Klirrarmut (<0,5°/o) bereitet beim Entwurf von Generatorschaltungen meist erhebliche Schwierigkeiten. In der Regel läßt sich nur die Forderung nach Spannungskonstanz oder Klirrarmut einfach erfüllen. Werden beide Forderungen erhoben, so ist die Realisierung mit bisher bekannten Schaltungsanordnungen nur durch Inkaufnahme stark erhöhten Aufwands möglieh. Demgegenüber gestattet die Schaltungsanordnung nach der Erfindung bei geringem Aufwand beide Forderungen zu erfüllen.The requirement for high output voltage constancy (change <l%), regardless of load, Battery voltage and temperature fluctuations (including aging and tolerance of the components) with simultaneous low distortion (<0.5%) prepares for the design of generator circuits usually considerable difficulties. As a rule, only the requirement for constant voltage or low distortion can simply be met. Will If both requirements are raised, the implementation is only possible with previously known circuit arrangements possible by accepting greatly increased effort. In contrast, the circuit arrangement allows according to the invention to meet both requirements with little effort.
Der Prinzipstromlauf ist in F i g. 1 gezeigt. Der Rückkopplungsweg zur Erzeugung der Schwingamplitude verläuft über den Verstärker VI, das frequenzbestimmende Glied / und ein regelbares Dämpfungsoder Verstärkungsglied als Stellglied St. Das Stellglied St kann mit dem Verstärker V1 eine Einheit bilden und hat eine solche Grundstellung, daß die Anschwingbedingungen sicher erfüllt sind. In schwingendem Zustand steht am Ausgang des Verstärkers VI auch die Ausgangsspannung Uu. Durch Vergleich von Ua mit dem Sollwert im Regler Re entsteht bei Abweichung von Ua vom Sollwert eine Stellspannung, die durch Änderung der Dämpfung des Stellglieds im Rückkopplungsweg die Schwingamplitude so regelt, daß die Ausgangsspannung Ua mit dem Sollwert übereinstimmt. Es wird also die Ausgangsspannung, unabhängig von den Veränderungen innerhalb der Schaltung und von der äußeren Belastung, einschließlich Netzspannungsänderungen, konstant gehalten, die Größe der Schwingamplitude Ui dagegen ist abhängig von den vorgenannten Änderungen. Be-The basic current flow is shown in FIG. 1 shown. The feedback path for generating the oscillation amplitude runs via the amplifier VI, the frequency-determining element / and a controllable damping or amplifying element as the actuator St. The actuator St can form a unit with the amplifier V 1 and has a basic position such that the oscillation conditions are reliably met. In an oscillating state, the output voltage U u is also available at the output of the amplifier VI . By comparison of V with the reference value in the controller Re an actuating voltage that regulates by varying the damping of the actuator in the feedback path, the oscillation amplitude, the output voltage U a coincides with the target value is produced on deviation from U a the target value. The output voltage is therefore kept constant regardless of the changes within the circuit and of the external load, including changes in the mains voltage, while the magnitude of the oscillation amplitude U i, on the other hand, is dependent on the aforementioned changes. Loading
Claims (1)
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Applications Claiming Priority (1)
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DE (1) | DE1302946B (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2449376A1 (en) * | 1974-10-17 | 1976-04-22 | Koerting Radio Werke Gmbh | Circuit with at least one transistor - generates a high frequency output of controlled amplitude which is function of the load and supply voltage |
EP0110719A1 (en) * | 1982-11-30 | 1984-06-13 | Sony Corporation | Oscillating circuit |
-
1959
- 1959-09-30 DE DES65274A patent/DE1302946B/de active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE2449376A1 (en) * | 1974-10-17 | 1976-04-22 | Koerting Radio Werke Gmbh | Circuit with at least one transistor - generates a high frequency output of controlled amplitude which is function of the load and supply voltage |
EP0110719A1 (en) * | 1982-11-30 | 1984-06-13 | Sony Corporation | Oscillating circuit |
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