DE1922264C

DE1922264C - Oscillator variable in frequency

Info

Publication number: DE1922264C
Authority: DE
Inventors: Tore Torstensson Dr techn Göteborg Hagerlof Bernt Ingvar Dipl Ing Molndal Fjallbrant, (Schweden)
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Publication date: 1971-09-02

Description

undand

Die vorliegende Erllndimg betrifft einen Oszillator, dessen Frequenz verändert werden kann, ohne den Klirrfaktor zu vergrößern.
. Oszillatoren ohne Induktivitäten umfassen im allgemeinen einen Versilirker, der über ein die Phase S um IHO" verschiebendes Netzwerk rückgekoppelt ist. Das Phasenversehiebungsnetzwerk besteht im allgemeinen aus einem Kotiennctzwcrk, welches mindestens drei Kapazitiilen und drei Widerstünde enthüll, wobei die Frequenz durch die Werte dieser passiven Elemente bestimmt wird. Um die Frequenz kontinuierlich zu verändern, müssen die Werte mehrerer Komponenten gleichzeitig verändert werden, und darüber hinaus ergeben diese Änderungen auch Änderungen des Klirrfaktors des Oszillators. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Oszillators ohne Induktivitäten, bei dem nur zwei Kapazitiilen erforderlich sind und bei dem die Frequenz kontinuierlich verändert werden kann bei konstantem Klirrfaktor durch Änderung des Wertes von nur einem passiven Element. Die Kennzeichnen der Erfindung werden aus dem der Beschreibung folgenden Patentanspruch deutlich werden. The present invention relates to an oscillator whose frequency can be changed without increasing the distortion factor.
. Oscillators without inductances generally comprise a converter which is fed back via a network which shifts the phase S by IHO ". The phase shift network generally consists of a circuit which reveals at least three capacitors and three resistors, the frequency being given by the values of these passive elements In order to continuously change the frequency, the values of several components must be changed at the same time, and in addition, these changes also result in changes in the harmonic distortion of the oscillator Capacities are required and in which the frequency can be changed continuously with a constant distortion factor by changing the value of only one passive element.

Die Erfindung wird in genaueren Einzelheiten unter 'Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in derThe invention is described in more detail with reference to the drawing in which

Fig. I ein bekanntes Hochpaßfilter zeigt, mit dessen Hilfe die Funktion des Oszillators gemäß der Erfindung erklärt werden kann, und dieFig. I shows a known high-pass filter, with the help of which the function of the oscillator according to the invention can be explained, and the

F i g. 2 einen Oszillator gemäß der Erfindung zeigt.F i g. Figure 2 shows an oscillator according to the invention.

Das in Fig. 1 gezeigte Hochpaßfilter wird im Prinzip in der Zeitschrift »Electronics«, K). April 1959, S. 68 bis 70, beschrieben. 1 η F i g. l· kennzeichnet 7'1 einen als Emitterfolger geschalteten Transistor, dessen Kollektor mit dem positiven Pol E₁₁ einer Gleichspannungsquelle und dessen Emitter über einen Emitterwiderstand R₁. mit dem negativen Pol E,, der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Basis des Transistors ist einerseits mit der einen Eingangsklemme /„ des Filters über zwe> in Reihe geschaltete Kapazitäten C₁ und C₂ verbunden und liegt andererseits über einen Widerstand R₂ an Masse. Darüber hinaus ist der Verbindungspunkt der Kapazitäten über einen Widerstand R, mit dem Emitter des Transistors verbunden, wobei dieser Emitter eine Ausgangsklemme U₀ des Filters darstellt. Die andere Eingangs- und Ausgangsklemme des Filters /,, bzw. U_h sind mit Masse verbunden. Gemäß dem obengenannten Aufsatz erhält dieses Filter die übertragungsfunktionThe high-pass filter shown in Fig. 1 is in principle in the magazine "Electronics", K). April 1959, pp. 68 to 70. 1 η F i g. l · 7'1 denotes a transistor connected as an emitter follower, the collector of which is connected to the positive pole E _{11 of} a direct voltage source and the emitter of which is connected via an emitter resistor R ₁ . is connected to the negative pole E ,, of the DC voltage source. The base of the transistor is connected on the one hand to one input terminal of the filter via two capacitors C ₁ and C ₂ connected in series and on the other hand is connected to ground _{via a resistor R 2.} In addition, the connection point of the capacitances is connected to the emitter of the transistor via a resistor R 1, this emitter representing an output terminal U _{0 of} the filter. The other input and output terminals of the filter / ,, and U _h are connected to ground. According to the above article, this filter is given the transfer function

5050

E₂ _ S^z E ₂ _ S ^z

E| S + [UiIi₁ + VID₂)S + Hi₁ (H₂ ' undE | S + [UiIi ₁ + VID ₂ ) S + Hi ₁ (H ₂ 'and

R₁C₁ ' R ₁ C ₁ '

// -· die Versiilrkung des Emillerfolgers, d.h. bestimmt die Amplitude des über dm Widerstand R₁ rückgekoppelten Signals// - · the amplification of the Emiller follower, ie determines the amplitude of the signal fed back _{via the resistor R 1}

Durch Ersetzen des Widerstandes R₁ in diesem Filter durch zwei Widerstünde R₁' und R", die mn dem Verbindungspunkt der Kapa/iliiten verbunden sind, und durch Rückkopplung dieser Widerstand,· tiuf Punkte In der Ausgangsschaltung des Verstiirkerv an denen die Verstärkungen /<' und ,f" angenommen werden, bedeutet dies, daß in der oben angegebenen Gleichung der Ausdruck <·', ersetzt wird durch d/,' + (H," und der Ausdruck m<n durch «V»,' I «'Vh" ersetzt wird, wobeiBy replacing the resistor R ₁ in this filter with two resistors R ₁ 'and R " which are connected to the connection point of the capacitors, and by feeding back this resistance to points in the output circuit of the amplifier nerve at which the gains / <'and, f "are assumed, this means that in the above equation the expression <·', is replaced by d /, '+ (H," and the expression m <n by «V»,' I «' Vh "is replaced, where

r;'c.r; 'c.

H = I-H = I-

Wenn //" = I, d.h. u" = 0. wird die folgende übertragungsfunktion erhalten:If // "= I, ie u" = 0. the following transfer function is obtained:

S*'+ («' K₁ I Kj) S +'K₃ S * '+ («' K ₁ I Kj) S + 'K ₃

wobeiwhereby

K₁ =K ₁ =

R₁X₁'R ₁ X ₁ '

R₂C₁ R ₂ C ₁

C₁C₂R₂ \/<i «1 /C ₁ C ₂ R ₂ \ / <i «1 /

Die Pole der übertragungsfunktion, d. h. die Nullstellen des Nenners, sind:The poles of the transfer function, i.e. H. the zeros of the denominator are:

E₁ = das Eingangssignal des Filters,E ₁ = the input signal of the filter,

E₂ = das Ausgangssignal des Filters,E ₂ = the output signal of the filter,

S = die variable komplexe FrequenzS = the variable complex frequency

(./K₁ + K₂) \j (U¹K_x + K₂
_S2 = j ^k₁ -{-—2 (./K ₁ + K ₂ ) \ j (U ¹ K _x + K ₂
_S2 = j ^ k ₁ - {-— 2

( = ./(" für sinusförmige Schwingungen),(= ./ ("for sinusoidal oscillations),

γ = I + γ = I +

C₁ C ₁

55 Wenn a < - γ-, dann sind die Realteile der Pole positiv, d. h., die Pole befinden sich in der rechten Hälfte der komplexen Frequenzebene, was bedeutet, daß ein Oszillator erhalten wurde. Die Oszillation wird selbstverständlich beibehalten, selbst wenn der Eingang kurzgeschlossen ist. Die Frequenz des Os-"zillators ist gleich dem Imaginärteil der Pole, d.h. 55 If a <- γ-, then the real parts of the poles are positive, ie the poles are in the right half of the complex frequency plane, which means that an oscillator has been obtained. The oscillation is of course maintained even if the input is short-circuited. The frequency of the oscillator is equal to the imaginary part of the poles, ie

R_xC₁ R _x C ₁

In diesem Ausdruck kannIn this expression can

vernachlässigt worden im Vergleich zu K... dubeen neglected compared to K ... you

Λ'-Κ, + ΚΛ¹ Λ'-Κ, + ΚΛ ¹

mil einem kleinen Wert gewählt wurd¹-·. was linien genauer erkliirl wird. Die Frequenz isl dementsprechend: With a small value, ¹ - · was chosen. what lines will explain more precisely. The frequency is accordingly:

j/ C₁R₁C₁ \r; ' R₁")j / C ₁ R ₁ C ₁ \ r; 'R ₁ ")

a K₁ f- Ki
2 a K ₁ f- Ki
2

5 dos Trunsisiors 7 2, mil verbunden ist.5 dos Trunsisiors 7 2, mil connected is.

K,K,

1515th

und kann kontinuierlich verändert werden, indem irgendeines der passiven Elemente verändert wird. Von den passiven Elementei. ist jedoeh R," nicht in den Realleilen der Pole .v,, s, enthalten, und wenn die Frequenz verändert wird durch Änderung dieses Widerstandes, werden deshalb die Pole parallel /u den Imaginiiraehsen der komplexen Frequcnzebeiie bewegt. Da der Klirrfaktor des Oszillators, wie bekannt ist, von dem Abstand der Pole von der lmaginärachso abhängig ist und mit steigendem Abstand ansteigt, kann die Frequenz infolgedessen verändert werden durch Veränderung von R₁". wodurch ein Oszillator geschaffen isl. dessen Frequenz sich kontinuierlich ändert bei konstantem Klirrfaktor. Um den Klirrfaktor klein zu halten, soll der Abstand zwischen den Polen und der Imaginärachse klein sein, d. h.and can be continuously changed by changing any of the passive elements. Of the passive elements. However, R, "is not contained in the real parts of the poles .v ,, s, and if the frequency is changed by changing this resistance, the poles are therefore moved parallel to the imaginary axes of the complex frequencies. As is known, it depends on the distance of the poles from the imaginary axis and increases with increasing distance, the frequency can consequently be changed by changing R ₁ ". creating an oscillator. the frequency of which changes continuously with a constant distortion factor. In order to keep the distortion factor small, the distance between the poles and the imaginary axis should be small, ie

lsi. d.h. »roller ills I ist Der Wert von α ist dementsprechend lsi. ie »roller ills I is The value of α is accordingly

d. Iu /ur ErltWung der obengenannten „. < J» inuU die Cilcichung d. Iu / ur achievement of the above-mentioned “. <J » inuU the cilcichung

2020th

soll klein bleiben, was die obige Annäherung erklärt. Hin Oszillator gemäß dem oben beschriebenen Prinzip wird in I' i g. 2 gezeigt, in welcher die Komponenten, die mit denen der Fig. I übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen tragen. Bei dem Oszillator wurde der einzige Emitterfolger gemäß Fig. 1 ersetzt durch einen Emitterfolger mit zwei Transistoren 7 1 und 7'2, wobei der Kollektor des Transistors 7 1 mit der Basis des Transistors Tl verbunden ist. Darüber hinaus sind zwei Widerslände R₃ und R₄ zwischen dem Emitter des Transistors 71 und dem Kollektor des Transistors Tl eingeschaltet. K, JR₁.should stay small, which explains the above approximation. Hin oscillator according to the principle described above is used in I 'i g. 2, in which the components which correspond to those of FIG. I have been given the same reference numerals. In the oscillator, the single emitter follower according to FIG. 1 has been replaced by an emitter follower with two transistors 7 1 and 7'2, the collector of transistor 7 1 being connected to the base of transistor T1 . In addition, two contradictions R ₃ and R _{4 are switched on} between the emitter of the transistor 71 and the collector of the transistor Tl . K, JR ₁ .

as erfüllt sein. Bei einem gemäß der obenerwähnten Gleichung dimensionierten Oszillator kann die Frequenz in einem großen Bereich bei konstantem Klirrfaktor in diesem Bereich verändert werden.as be fulfilled. In one according to the above equation dimensioned oscillator can adjust the frequency over a wide range with constant harmonic distortion can be changed in this area.

Claims

Claim:

Oscillator, the frequency of which can be changed without increasing the distortion factor, the one Verslärkerslufe contains an entrance and

.15 has two risers, the input inipedan /. the stage is large and the output impedances are small. a d u r c h g e k e η η ζ e i c hiicl, that the gain at the first output is equal to I and the gain at the second output

is greater than 1. that a resistor (R ₂ ) and two series-connected capacitors (C ₁ , C ₂ ) lie between the input of the amplifying stage and ground and the connection point of the capacitances on the one hand with the second output of the

strength run via a resistor (R, ') and on the other hand to the first output of the amplifier stage via a variable resistor (R ₁ ") used to change the oscillator frequency, the output of the

Oscillator one of the outputs of the amplifier stage isl.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings