DE1591209C - Umschaltbarer Quarzoszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen umschaltbaren Quarzoszillator mit Quarzen, die unterhalb einer vorgegebenen Frequenz auf der Grundfrequenz und Quarzen, die oberhalb der vorgegebenen Frequenz als Obertonquarz arbeiten.

Hat ein Schwingquarz für die Grundschwingung und für die Obertonfrequenz, z. B. hinsichtlich des Serienresonanzwiderstandes, ähnliche Eigenschaften, so sind in der Oszillatorschaltung frequenzbestimmende Schaltmittel vorzusehen, die sicherstellen, daß der Quarz nur auf der gewünschten Obertonfrequenz schwingt.

Hierzu ist es bekannt, einen Schwingkreis in die Oszillatorschaltung einzufügen, der auf die Obertonfrequenz abgestimmt ist. Diese Maßnahme hat jedoch den Nachteil, daß für jede Obertonfrequenz ein Schwingkreis benötigt wird. Die Schwingkreise vermindern die Genauigkeit des Oszillators und verursachen Frequenzschwankungen. Ferner müssen sie von Zeit zu Zeit nachgestimmt werden. Deshalb weisen Obertonoszillatoren, die für einen großen Frequenzbereich bestimmt sind, eine große Zahl von Trimmstellen auf, die in jeder Hinsicht unerwünscht sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Obertonoszillatoren, vor allem solche mit großem Frequenzbereich zu vereinfachen und deren Abstimmung wesentlich zu erleichtern.

Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückkopplungsschleife ein Hochpaßfilter eingefügt wird, wenn einer der Obertonquarze eingeschaltet ist.

Ausführungsbeispiele des erfindungsgemäßen Oszillators werden nachstehend an Hand der F i g. 1 bis 3 beschrieben.

Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild eines Oszillators gemäß der Erfindung;

F i g. 2 veranschaulicht das Schaltbild eines Quarzoszillators gemäß der Erfindung;

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispieles gemäß der Erfindung.

Soll ein Oszillator Schwingungen aufrechterhalten, so ist es notwendig, daß die Rückkopplungsschleife den Phasenwinkel Null und eine Schleifenverstärkung von mindestens Eins aufweist.

Das Blockschaltbild nach F i g. I zeigt einen herkömmlichen Oszillator, mit einem Verstärker 1, einem als Obertonquarz ausgebildeten Resonator 2 und einem Rückkopplungsnetzwerk 3, in dem gemäß der Erfindung ein Hochpaßfilter 4 eingefügt ist.

Das Hochpaßfilter in der Rückkopplungsschleife schwächt Frequenzen unterhalb der gewünschten Obertonfrequenz des Oszillators ab. Die Abschwächung muß so ausreichend bemessen sein, daß die oben erwähnten Rückkopplungsbedingungen für keine Frequenz zustande kommen, die unterhalb der Obertonfrequenz liegt.

In der Schaltung nach Fig. 2 stellt der Oszillator transistor mit den zugehörigen Schaltelementen, wie die Widerstände 11, 12, 14 und der Kondensator 13 einen herkömmlichen Verstärker in Basisschaltung dar, dessen Emitterwiderstand 15 nicht überbrückt ist. Die Stromversorgung erfolgt über die Klemmen und 51. Der Transistor 44 bildet mit den Widerständen 43, 42 und 45 eine an sich bekannte Emitterfolgerstufe. Die Basis des Transistors 44 wird wahlweise über einen Koppelkondensator 20 oder das aus den Kondensatoren 21, 22 und 24 und der Spule 23 bestehende Hochpaßfilter 25 an den Kollektor des Transistors 16 gelegt. Die Umschaltung erfolgt durch die Schalter 18 und 40, die sich gleichzeitig betätigen lassen. ,

Die Emitter der Transistoren 16 und 44 sind über die Schalter 19 und 39 sowie über den jeweils eingeschalteten Quarz miteinander verbunden, wobei der Trimmer 31 in Serie liegt. Der Quarz 30 schwingt auf der Grundwelle, während der Quarz 32 ein Obertono quarz ist. Um eine gute Frequenzstabilität zu erreichen, sollen die Widerstände 15 und 45 einen niedrigen Wert haben. Der Widerstand 14 ist an die Eingangsimpedanz und die Parallelschaltung der Widerstände 42 und 43 mit der Eingangsimpedanz des Transistors 44 an die Ausgangsimpedanz des Hochpaßfilters 25 anzupassen. Der Kondensator 60 stellt eine niedrige Impedanz an den Anschlüssen 50 und 51 dar.

Das Hochpaßfilter 25 kann mchrgliedrig sein, um Harmonische genügend abzuschwächen, die unterhalb der gewünschten Obertonschwingung liegen.

Der Quarz 30 arbeitet auf der Grundfrequenz in der bekannten Butlerschaltung, in der der Kondensator 20 die Rückkopplungsschleife schließt. Die genaue Einstellung der Frequenz erfolgt mit Hilfe des Trimmers 31.

Für die Arbeitsweise als Obertonoszillator wird der Quarz 32 durch die Schalter 19 und 39 und das Hochpaßfilter durch die Schalter 18 und 40 angeschlossen. Die vier Schalter sind zweckmäßigerweise gemeinsam zu betätigen. Die genaue Einstellung der Frequenz erfolgt mit Hilfe des Trimmers 31.

Ein Ausführungsbeispiel eines Oszillators gemäß der Erfindung arbeitet für Frequenzen unterhalb 20 MHz mit Quarzen, die auf der Grundfrequenz schwingen und für Frequenzen oberhalb 20 MHz mit Obertonquarzen für die dritte Harmonische. Das Hochpaßfilter, dessen Grenzfrequenz bei 20 MHz liegt, ist ein versteuertes zweigliedriges Filter, dessen Faktor m = 0,6 beträgt.

Soll ein Oszillator innerhalb eines Bereiches mehrere Frequenzen liefern, so ist für jede dieser Frequenzen ein Quarz vorzusehen. In der Schaltung nach Fig. 2 können hierfür eine Anzahl von Grund- und Obertonquarzen vorgesehen sein. Schalter, die in dem Frequenzbereich um 20 MHz zuverlässig arbeiten, sind jedoch aufwendig und teuer. Hochfrequenzschalter lassen sich jedoch vermeiden, wenn nach F i g. 3 für jede zu erzeugende Schwingung ein Oszillator vorhanden ist. Hiervon arbeiten die Quarze 30, die auf der Grundfrequenz schwingen, in Anlehnung an die Schaltung nach F i g. 2 im Rückkopplungsglied mit einem Kondensator 20 und die Obertonquarze 32 mit einem Hochpaßfilter 25. Der Einstellkondensator31 erfüllt wieder denselben Zweck wie in der Anordnung nach F i g. 2. Die Frequenzwahl erfolgt mit Hilfe der Schalter 71, 72,..., die in der Stromzuführung zu den einzelnen Oszillatoren liegen.

Für den erfindungsgemäßen Oszillator braucht nur eine Schwingschaltung entworfen und bemessen werden. Da der Einstellkondensator nur einmal eingeregelt werden braucht, ist nach einem Quarz-(Frequenz-)wechsel kein Abgleich der Schaltung mehr notwendig. Ferner ist es in einer Schaltung nach F i g. 2 möglich, einen Quarz der zur Erzeugung einer Grundfrequenz vorgesehen ist, auch zur Erzeugung einer Obertonschwingung heranzuziehen. Schließlich ist der erfindungsgemäße Oszillator gut geeignet in

jeder der bekannten Miniaturbauweisen, wie z. B. der Dünnfilmtechnik hergestellt zu werden.

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Umschaltbarer Quarzoszillator mit Quarzen, die unterhalb einer vorgesehenen Frequenz auf der Grundfrequenz und Quarzen, die oberhalb der vorgegebenen Frequenz als Obertonquarz arbeiten, dadurch gekennzeichnet, daß in die Rückkopplungsschleife ein Hochpaßfilter eingefügt wird, wenn einer der Obertonquarze eingeschaltet ist.

2. Umschaltbarer Quarzoszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Grenzfrequenz und die Dämpfung im Sperrbereich derart bemessen sind, daß der jeweils eingeschaltete Obertonquarz weder auf der Grundfrequenz noch auf einem Oberton niedrigerer Ordnung schwingen kann.

3. Umschaltbarer Quarzoszillator nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Oszillatorschaltungen vorgesehen sind, von denen wenigstens eine einen Obertonquarz und ein Hochpaßfilter enthält.

4. Umschaltbarer Quarzoszillator nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzeinstellung durch Ab- und Zuschaltung der Betriebsspannung der einzelnen Oszillatorstufen erfolgt.

5. Umschaltbarer Quarzoszillator nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Quarz zur Erzeugung der jeweiligen Grundschwingung und als Obertonquarz verwendet wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen