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Wechselspannungsquelle Die Erfindung betrifft eine Wechselspannungsquelle,
bestehend aus der Reihenschaltung eines Oszillators mit einem Transistor, in dessen
Basiszuführung ein ohmscher Widerstand liegt, eines Frequenzteilers und eines Verstärkeres.
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Die Ausgangsspannung von Generatoren in der Nachrichtentechnik darf
sich oft auch bei stark schwankender Last nicht ändern. Werner will man Frequenzänderungen
während der projektierten Lebensdauer des Gerätes in engen Grenzen halten, um eine
spätere Frequenzkorrektur durch Nachstimmen zu vermeiden oder wenigstens einzuschränken.
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Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfach aufgebaute Wechselspannungsquelle
mit hoher Konstanz der Ausgangsspannung zu schaffen.
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Die Wechselspannungsquelle wird gemäß der Erfindung der art ausgebildet,
daß ein Teil der Ausgangswechselspannung des Verstärkers gleichgerichtet und dem
Ossillatortransistor parallel zum Basisariderstand zugeführt ist, und daß im Rückkopplungsweg
des Prequenst-eilers ein RC-Glied derart eingeschaltet ist, daß dessen ohmscher
Widerstand in der Emitterzuleitung des Mischtransistors des Frequenzteilers liegt.
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Durch diese Maßnahmen erhält man eine Wechselspannungsquelle mit belastungsunabhängiger
Ausgangsspannung.
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Parallel zum Ba.sisrliderstand des Oszillatortransistors kann ferner
eine Alarmierungsschaltung angeschaltöt werden. Dadurch erhält man den Vorteil,
daß man die Regelgleichspannung zugleich mit zu Alarmierungszwecken verwenden kann.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann in der Verbindungsleitung
zwischen Basiswiderstand und der Alarmierungsschaltung eine Diode liegen, die beim
Anschwingen des Oszillators gesperrt und bei Erreichen einer vorgegebenen Spannung
durchlässig is-t.
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Nit dieser Maßnahme wird ein leichtes Anschwingen des Oszillators
bei angeschalteter Alarmierung erzielt.
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Zur Verkürzung der Einschwingzeit der Wechselspannungsquelle ist es
zweckmäßig parallel zur Diode in die Steuerleitung einen Kondensator zu legen.
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Um teure Bauteile wie Übertrager zu vermeiden, kann der Oszillator
auch ein RC-Genera-tor sein.
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Zur Entkopplung von Oszillator und Teilerstufe schaltet man vorteilhafterweise
eine Emitterfolger-Stufe ein.
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Die Gleichrichterschaltung kann gemäß der Erfindung auch als Spannungsverdopplerschaltung
ausgebildet sein.
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Mi Hand der Ausführungsbeispiele nach den Figuren 1 bis 6 wird die
Erfindung näher erläutert Die Oszillatorschaltung nach Fig. 1 mit den frequenzbestimmenden
Elementen C1, 1ii, Ca ab schwingt an bei hinreichend großer Steilheit des Transistors
T1. Die Steilheit ist dem Emmittergleichstrom und damit im allgemeinen dem Basisgleichstrom
des Transistors proportional. Der
Basiswiderstand Rb bestimmt anfangs
den Basisgleichstrom und damit die Anschwingsteilheit des Transistors. Die Amplitude
der angefachten Schwingung wird in nachfolgenden Stufen - dargestellt durch den
Transistor 22 - vexstärkt und dann gleichgerichtet (Iç1, X2, D1, D2). Die gleichgerichtete
Verstärkerausgangsspannung treibt einen zusätzlichen Regelstrom JR durch den Basiswiderstand.
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Die Transistorgleichströme und damit auch die Eingangssteilheit des
Transistors sinken, bis der stationäre Zustand erreicht ist0 Der stationäre Schwingzustand
sagt über die Oszillatorampli-tude nichts aus, wenn alle Widerstände der Schwingschaltung
und die Kennlinie des Oszillatortransistors als linear betrachtet werden können
Das ist bei kleiner Aussteuerung der Fall. Steilheit und Regelstroin sind dalm unabhängig
von der stationären Amplitude. Der Regelgleichstrom ändert seinen Wert nur während
des Umschwingen von einer Amplitude zur anderen Am Ende des Umschwingvorgangs, also
bei Erreichen des stationären Zustandes, hat der Regelgleichstrom seinen Anfangswert
wieder eingenommen; der Regelfehier propor-tional geregelter Verstärker entfällt.
Der Gleichrichterwirkungsgrad ist &ber bei konstantem Regelstrom und damit gleichbleibender
Belastung ebenfalls konstant.
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Dann ändert sich aber auch die Ausgangswechselspannung an den Punkten
A-3 nicht. Die Belastung des Fndverstärkers kann also die Ausgangsamplitude nicht
beeinflussen, der statische Innenwiderstand an den Generatorausgangsklemmen ist
Null.
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Vielfach fordert man von diesen Generatoren zusätzlich eine der Ausgangswechselspannung
proportionale Gleichspannung zur Überwachung und als Auslösekriterium für
eine
Alarmierungsschaltung. Der Bauteileaufwand wird geringer, wenn man Alarmierungs-
und Regelgleichsp@ der gleichen Gleichrichterschaltung entnimmt. Der Belastungswiderstand
des Alarmierungskreises 1?,a liegt dann dem Basiswiderstand Rb parallel (Fig. 2).
Hierdurch vergrößert sich der Basisstrom des Schwingtransistors T1 vor Beginn der
Schwingungsanfachung. Der Gleichspannungsabfall am Kollktorwiderstand R c steigt
unzulässig und damit wird die Restgleichspannung am Schwingtransistor so klein,
daß die Oszillatorstufe nicht anschwingt. Eine zusätzlich in die Regelleitung geschaltete
Diode D3 (Fig. 3) trennt deshalb die Basis des Transistors 21 vom Alarmierungskreis,
bis die im Zuge des Anschwingens am Alarmierungskreis Ra aufgebaute Gleichspannung
den vorgeschriebenen Wert erreicht hat: Die Spannung an der Trenndiode wechselt
das Vorzeichen und der Regelstrom kann fließen.
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Wenn man den Verbraucher bei Ausfall des Betriebsgenerators an einen
Ersatzgenerator geschaltet haben will, soll der Umschaltvorgang in kurzer Zeit vollzogen
werden. Die Einschwingzeit des belasteten Verstärkers haft dann besondere Bedeutung.
Sie kann erheblich verringert werden, wenn man der Diode D3 einen Kondensator K3
geeigneter Kapazität parallel schaltet.
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Wenn die erzeugte Oszillatorfrequenz am Generatorausgang geteilt erscheinen
soll, muß man zwischen Oszillatorstufe und Endverstärker einen geeigneten Teilervierpol
schalten, wobei dann das oben geschilderte vorteilhafte Regelprinzip beibehalten
werden kann.
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Der mitgezogenc Oszillator ist für ein Teilerverhältnis 2:1 als Teilerschaltung
geringen Aufwands bekannt: Man verschiebt den Ärbeitspunkt einer mitgekoppelten
Transistorstufe soweit in Richtung kleiner Arbeitssteilheit,
daß
die Stufe ohnc Fremdansteuerung nicht anschwingen kann; die Schwingung setzt aber
ein, wenn man in den Basis-Emitter-Kreis eine Schwingung doppelter Frequenz hinreichender
Amplitude einfügt. Üblicherweise wird der Gleichstromarbeitspunkt zur Temperaturstabilisierung
durch eine Halbleiterdiode festgehalten (Fig. 5). Die Amplitude der frequenzgeteilten
Schwingung wird durch die ausgesteuerte Transistorgleichspannung oder durch eine
Gleichrichteranordnung begrenzt. Somit folgt die Teilerausgangsamplitude der Eingangsamplitude
nicht stetig; bei ausreichender Ansteueramplitude@läuft die Ausgangsamplitude in
die Begrenzung hinein und vorändert ihren Wert bei steigendem Eingangssignal nur
unvesentlich. Ein solches Verhalten ist hicr nicht brauchbar.
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Dieser Nachteil kann durch ein einfaches RC-Glied (Fi. 6) ausgeglichen
werden: Dic am Widerstand R auftretende Richtspannung verschiebt mit zunehmendem
Schwingstrom den Gleichstromarbeitspunkt zu kleinen Werten, so daß die Arbeitssteilheit
sinkt. Der Zusammenhang zwischen Eingangs und Ausgangsamplitude wird stetig und
kann durch die Größe des Widerstandes beeinflußt werden. Die Ladekapazität C wird
gleichzeitig als Siebglied und hält den Transistorwechselstrom von der Versorgungsbatterie
fern.
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Mehrere solcher 2:1-Teilerstufen können hintereinander geschaltet
werden, wie auch bei einzelnen Verstärkerstufen üblich. Der Aufwand solcher Teilerstufen
an teuren Bauteilen ist auf je einen Übertrager beschränkt.
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Dic Ankopplung der ersten Teilerstufe an den Oszillator erfolgt zweckmäßig
über einen Emitterfolger, der den Teiler eingangsseitig niederohmig abschließt;
ein teurer Eingangsübertrager wird so vermieden. Gleichzeitig wird die Rückwirkung
der nichtlinearen Teilerschaltung auf
den Oszillator und damit auf
die erzeugte Frequenz verringert.
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Der Aufwand an Übertragern steigt mit der Anzahl der erforderlichen
2:1-Teilerstufen. Die Verwendung der bekannten Rückmischteiler ist deshalb bei höheren
Teilerverhältnissen als 4:1 vorzuziehen. Auch dann erfolgen Schwingungserzeugung
und Regelung wie beschrieben.
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7 Patentansprüche 6 Figuren