DE2003092C3

DE2003092C3 - Elektronische Oszillatorschaltung mit einem Ausgangssignal, dessen Frequenz durch Eingangssignale änderbar ist

Info

Publication number: DE2003092C3
Application number: DE19702003092
Authority: DE
Inventors: Rolf Von Dipl.-Ing. Lidingoe Campenhausen (Schweden)
Original assignee: TELEVERKETS CENTRALFOERVALTNING FARSTA (SCHWEDEN)
Current assignee: TELEVERKETS CENTRALFOERVALTNING FARSTA (SCHWEDEN)
Priority date: 1969-01-30
Filing date: 1970-01-23
Publication date: 1978-05-18
Also published as: GB1278194A; DE2003092B2; DE2003092A1; SE328336B

Description

Dadurch kann die Frequenz des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung schnell und reproduzierbar geändert werden, ohne daß wesentliche Amplitudenschwankungen oder Überschwinger auftreten.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die Amplitude des Ausgangssignals der Oszillatorschaltune durch ein Dioden enthaltendes Netzwerk stabilisiert ist Durch diese Ausgestaltung der Erfindung kann eine noch weitergehende Amplitudenstabilisierung erzielt werden.

Gemäß einer anderen bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß das Ausgangssignal am Ausgang des Verstärkers abgenommen wird, daß der Ausgang des Verstärkers mit den Eingängen einer Vollweggleichrichterschaltung verbunden ist, daß das gleichgerichtete Signal über eine Zenerdiode einem Transistor zugeführt wird und daß das durch den Transistor verstärkte Signal einem Bauelement zugeführt wird, dessen Widerstand von der A"Sgangsspannung des Transistors abhängt. Durch diese Ausgestallung ergibt sich eine sehr weitgehende Verzerrungsfreiheit des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung.

Hierbei ist es vorteilhaft, wenn das Bauelement mit dem durch das Ausgangssignal des Transistors änderbaren Widerstand in dem ausschließlich Widerstände einschließenden Spannungsteiler angeordnet ist.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen noch näher erläutert.

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine Ausführungsform der Oszillatorschaltung,

F i g. 2 eine weitere Ausführungsform der Oszillatorschaltung.

Die in Fi g. 1 gezeigte Oszillatorschaltung erzeugt in Abhängigkeit von einem impulsförmigen Eingangssignal /ein Ausgpngssignal mit einer von zwei möglichen Frequenzen, die durch die Dimensionierung des frequenzbestimmenden Spannungsteilers bestimmt sind. Die beiden Frequenzen können dabei einen erheblichen Frequenzunterschied aufweisen, ohne daß eine wesentliche Änderung der Amplitude oder eine Verzerrung des Ausgangssignals auftritt.

Die Oszillatorschaltung schließt einen lediglich Widerstände umfassenden Spannungsteiler mit den Widerständen R3 und A4 sowie einen Spannungsteiler ein, der einerseits aus einer Serienschaitung eines Widerstandes R 2 und eines Kondensators C 2 und andererseits aus einer Parallelschaltung eines Wider-Standes R1 und eines Kondensators C1 besteht. Die Ausgangsspannungen dieser beiden Spannungsteiler werden je einem Eingang au b\ eines Verstärkers F1 mit hoher Verstärkung zugeführt. Der Ausgang des Widerstände und Kondensatoren enthaltenden Spannungsteilers ist mit dem Eingang a\ verbunden, während die Ausgangsspannung des nur Widerstände einschließenden Spannungsteilers mit dem invertierenden Eingang b\ des Verstärkers F1 verbunden ist.

Das Eingangssignal /, das bei der beschriebenen Ausführungsform aus positiven Spannungsimpulsen besteht, wird den Steuereingängen von Schaltgliedern Tr 1, 7>2 zugeführt, die weitere Widerstände R'\, R'2 parallel zu den Widerständen RI bzw. R 2 des Widerstände und Kondensatoren einschließenden Spannungsteilers anschahen. Diese Schaltglieder sind beispielsweise durch Transistoren gebildet, die durch das Eingangssignal in den leitfähigen bzw. gesperrten Zustand gebracht werden. Das Eingangssignal wird direkt dem Transistor TrI sowie einem weiteren Transistor Tr 3 zugeführt, dessen Ausgangssignal einen Transistor TrA steuert, der im leitenden Zustand den Transistor Tr 2 durchschaltet. Die Transistoren TrI und Tr 2 können beispielsweise Feldeffekttransistoren sein.

Wenn die Oszillatorschaltung ein Ausgangssignal abgeben soll, dessen Frequenz mehr als zwei mögliche Werte annehmen kann, so ist es möglich, mit Hilfe weiterer Transistoren entsprechend den Transistoren Tr 1 und Tr 2 weitere Widerstände entsprechend den Widerständen R'\ und R'2 parallel zu den Widerständen R1 und R 2 anzuschalten, wobei die weiteren Transistoren durch zusätzliche Eingangssignale gesteuert werden.

Damit ein relativ großer Frequenzunterschied zwischen den möglichen Frequenzen des Ausgangssignals ohne größere Amplitudenänderungen des Ausgangssignals möglich ist, ist es erforderlich, daß die Änderung der die Ausgangsfrequenz bestimmenden Widerstände R 1 und R 2 durch die Parallelschaltung der Widerstände R'\ und R'2 so durchgeführt wird, daß der Quotient zwischen den Widerstandswerten vor und nach der Parallelschaltung im wesentlichen gleich ist. Dies heißt praktisch, daß R IIR2=R'\IR'2 ist. Wie die folgende Rechnung zeigt, ergibt sich bei dieser Wahl der Widerstandswerte ein konstantes Verhältnis der Widerstandswerte vor und nach der Parallelschaltung:

Rl Rl R2 , ,

Rl	Rl	+ R	1	Rl	R'	1(R2	+	R	'2)	Rl	R'2
R2	R2	R'	2	R2	R'	2(Rl	+	R	■l)	R2	Rl
	R2	J_ D	'2								Rl ⁺

gilt, wird

Rl
R2

Rl
Rl

Rl

R'2

R2
R'2

Rl

^rT

Eine weitere Verringerung von Amplitudenänderungen kann dadurch erzielt werden, daß das Verhältnis zwischen den Widerständen R 4 und R 3 gemäß der folgenden Gleichung gewählt wird. Hierbei wird zur Vereinfachung angenommen, daß die Verstärkung des Verstärkers Fl unendlich groß ist.

R3 C2

R2 Rl

Verbleibende geringe Amplitudenänderungen können durch ein Netzwerk kompensiert werden, das Dioden D\ und D 2 sowie Widerstände Ä6 bis Λ 9 enthält. Wenn der Momentanwert des Ausgangssignals die Vorspannung der über die Widerstände vorgespannten Dioden D1 und D 2 überschreitet, wird parallel zum Widerstand R 4 die Parallelschaltung der Widerstände R6 und Rl bzw. R8 und Ä9 angeschaltet, so daß das Verhältnis R4/R3 verkleinert wird. Das Ausgangssign?l wird dann auf eine Amplitude verringert, in der die Beziehung

R4
R3

Cl

C2

R_2 Rl

erfüllt ist. Eine kleine Veränderung des Verhältnisses

R2IRX ergibt eine geringe Änderung der Amplitude des Ausgangssignals.

Weil das Ausgangssignal von diesem eine Begrenzerschaltung bildenden Netzwerk mit den Widerständen Λ6 bis R9 und den Dioden Dl und DZ begrenzt ist, ergeben sich Verzerrungen, so daß es zweckmäßig ist, das Ausgangssignal nicht am Ausgang des Verstärkers Fl, sondern mit Hilfe eines weiteren Verstärkers F2 an dem Ausgang der Widerstände und Kondensatoren enthaltenden Spannungsteilerschaltung abzunehmen. Das Ausgangssignal der Oszillatorschaltung wird in diesem Fall durch die Ausgangsspannung L/2 gebildet.

In F i g. 2 ist eine abgeänderte Ausführungsform der Oszülatorschaltung gezeigt, bei der der Widerstände und Kondensatoren enthaltende Spannungsteiler dem Spannungsteiler nach F i g. 1 entspricht, während in dem nur Widerstände enthaltenden Spannungsteiler der Widerstand Λ3 durch ein Bauelement RZ' ersetzt ist, dessen Widerstandswert von einer Steuerspannung abhängt.

Das Ausgangssignal des Verstärkers Fl wird dem Eingang einer Vollweggleichrichterschaltung mit den Dioden D 20 bis D 23 zugeführt, und das gleichgerichtete Ausgangssignal dieser Gleichrichterschaltung wird einem Transistor Tr 5 über eine Zenerdiode D 24 und einen Widerstand R 25 zugeführt. Das am Kollektor des Transistors TrS auftretende verstärkte Signal wird über ein durch einen Widerstand R 24 und einen Kondensator C24 gebildetes Filter dem Steueranschluß des durch einen Feldeffekttransistor gebildeten Bauelementes

Ri' zugeführt. Dieser Feldeffekttransistor wird ii einem Arbeitspunktbereich betrieben, in dem er einei veränderlichen Widerstand aufweist.

Eine nähere Erläuterung der der F i g. 1 entsprechen den Schaltungseinzelheiten der Ausführungsform nacl Fig. 2 dürfte sich erübrigen, da diese Bauteile mi gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind und gleichi Wirkungen aufweisen.

Da die Rückkopplung für den Verstärker Fl von de Summe des Verhältnisses zwischen den Kapazitätswer ten und des Verhältnisses zwischen den Widerstands werten in dem Widerstände und Kondensatorei einschließenden Spannungsteiler abhängt, ist es wün sehenswert, daß das Verhältnis der Kapazitätei verglichen mit dem Verhältnis der Widerstände groß isi In diesem Fall stört eine Änderung des Verhältnisses de Widerstandswerte nicht die Funktion des Verstärkers Unter der Annahme, daß die Verstärkung de Verstärkers Fl bei konstanter Ausgangsamplitude seh groß ist, gilt die Gleichung

worin

ist, so daß Änderungen der Werte von R 2 und R lediglich geringe Auswirkungen aufweisen.

R4	Cl	R2	R2
R3 "	C2	Rl	Rl "
Cl
C2

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Oszillatorschaltung zur Lieferung eines Ausgangssignals, dessen Frequenz von einem Eingangssignal abhängt, mit einer frequenzbestimmenden Schaltung, die aus einem Spannungsteiler mit zwei in ihrem Widerstandswert durch das Eingangssignal änderbaren Widerständen und zudem aus Kapazitäten besteht, und mit einem ausschließlich Widerstände umfassenden Spannungsteiler, bei der die beiden Spannungsteiler an dem Ausgang eines Verstärkers mit hoher Verstärkung angeschaltet sind und die von dem erstgenannten Spannungsteiler abgenommene Spannung einem Eingangsanschluß des Verstärkers zugeführt wird, während die von dem zweiten Spannungsteiler abgenommene Spannung dem invertierenden Eingangsansch'uß des Verstärkers zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die in ihren Widerstandswerten änderbaren Widerstände durch erste Widerstände (R 1, R 2) und durch über Schaltglieder Tr i, T^parallelschaltbare zweite Widerstände (Rt, R'2) gebildet sind, daß die Schaltglieder (Tr i, Tr2) durch das Eingangssignal gesteuert werden und daß das Verhältnis der Widerstandswerte der ersten Widerstände (R 1, R 2) gleich dem Verhältnis der Widerstandswerte der durch Parallelschaltung entstehenden Widerstände (Ri,R'i;R2,R'2)\s\.

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude des Ausgangssignals der Oszillatorschaltung durch ein Dioden (Di, D2) enthaltendes Netzwerk (R6 bis /?9, Dl, D 2) stabilisiert ist.

3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal am Ausgang des Verstärkers (FX) abgenommen wird, daß der Ausgang des Verstärkers (Fi) mit den Eingängen einer Vollweggleichrichterschaltung (D 20 bis D 23) verbunden ist, daß das gleichgerichtete Signal über eine Zenerdiode (O 24) einem Transistor (TrS) zugeführt wird und daß das durch den Transistor (TrS) verstärkte Signal einem Bauelement (R 3') zugeführt wird, dessen Widerstand von der Ausgangsspannung des Transistors (Tr 5) abhängt.

4. Oszillatorschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (R 3') in dem ausschließlich Widerstände umfassenden Spannungsteiler angeordnet ist.

5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bauelement (R 3') mit änderbarem Widerstand ein Feldeffekttransistor ist.

6. Oszillatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis zwischen den Kapazitäten in der Widerstände und Kapazitäten umfassenden Spannungsteilerschaltung sehr hoch ist, verglichen mit dem Verhältnis zwischen den Widerständen in diesem Spannungsteiler.

7. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal an dem Widerstände und Kapazitäten umfassenden Spannungsteiler abgenommen wird.

8. Oszillatorschaltung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal einem zweiten Verstärker (F2) zugeführt wird.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Oszillatorschaltung zur Lieferung eines Ausgangssignals, dessen Frequenz von einem Eingangssignal abhängt, mit einer frequenzbestimmenden Schaltung, die aus einem Span- > nungsteiler mit zwei in ihrem Widerstandswert durch das Eingangssignal änderbaren Widerständen und zudem aus Kapazitäten besteht, und mit einem ausschließlich Widerstände umfassenden Spannungsteiler, bei der die beiden Spannungsteiler an dem Ausgang

ίο eines Verstärkers mit hoher Verstärkung angeschaltet sind und die von dem erstgenannten Spannungsteiler abgenommene Spannung einem Eingangsanschluß des Verstärkers zugeführt wird, während die von dem zweiten Spannungsteiler abgenommene Spannung dem

iv invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers zugeführt wird.

Es ist bereits eine Oszillatorschaltung dieser Art bekannt (GB-PS 11 06 569), bei der die in ihrem Widerstandswert änderbaren Widerstände durch ein Magnetfeld änderbare Widerstände sind. Das Magnetfeld wird mit Hilfe von Induktivitäten erzeugt, die in Reihe geschaltet sind und deren Eingängen das Eingangssignal zugeführt wird. Derartige magnetisch änderbare Widerstände weisen große Kennlinienstreuungen sowie eine relativ niedrige obere Grenzfrequenz für die Änderung des Widerstandes und damit der Frequenz des Ausgangssignals auf. Weiterhin ergeben sich be^; der gesteuerten Änderung der Widerstandswerte dieser Widerstände Schwierigkeiten auf Grund der

jo Hystereseeffekte. Eine Abweichung der Kennlinien der Widerstände ergibt eine Änderung des Verhältnisses der Widerstandswerte dieser beiden Widerstände, was zu einer Amplitudenänderung führt. Es bestehen nun aber viele Anwendungsfälle, bei denen eine schnelle und

JS wiederholte Änderung der Frequenz des Ausgangssignals ohne Überschwinpvorgänge oder Amplitudenänderungen erforderlich ist.

Weiterlun ist eine Oszillatorschaltung bekannt (»Funkschau« 1963, Heft 18, Seite 505, 506), bei der die Frequenz des Ausgangssignals durch ein Zweifach-Potentiometer geändert wird, das die Widerstände des aus Widerständen und Kapazitäten bestehenden Spannungsteilers bildet, wobei es erforderlich ist, ein Zweifach· Potentiometer mit sehr geringen Gleichlaufabweichungen zu verwenden. Das Verhältnis zwischen den Widerstandswerten der beiden in ihren Widerstandswerten änderbaren Widerstände ist auch in diesem Fall bei einer Veränderung der Einstellung des Zweifach-Potentiometers praktisch gleich. Diese Schaltung kann jedoch nur mechanisch über eine Drehung der Achswelle des Zweifach-Potentiometers, und damit nicht beliebig schnell, abgestimmt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oszillatorschaltung der eingangs genannten An zu

schaffen, die eine schnelle und wiederholbare Änderung der Frequenz des Ausgangssignals ohne Auftreten von Amplitudenänderungen oder Überschwingvorgängen ermöglicht.

Diese Aufgabe wird bei einer Oszillatorschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die in ihren Widerstandswerten änderbaren Widerstände durch erste Widerstände und durch über Schaltglieder parallelschaltbare zweite Widerstände gebildet sind, daß die Schnltglieder durch das Eingangs-

<>5 signal gesteuert werden und daß das Verhältnis, der Widerstandswerte der ersten Widerstände gleich dem Verhältnis der Widerstandswerte der durch Parallelschaltune entstehender, Widerstände ist.