DE2003194A1 - Oszillatorschaltung - Google Patents

Description

Patentanwalt

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Postfach 135

G. Thyssens - 10 -

INTERNATIONAL STANDARD ELECTElIC CORPORATION, New York

Oszillatorschaltung* ■

Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung, bei der die Emitter zweier Verstärkertransistoren, von denen der zweite die Amplitude des Oszillator-Mitkopplungssignals begrenzt, über einen Reihenschwingkreis %

miteinander verbunden sind, und bei der die Basis des im A-Arbeitspunkt betriebenen ersten Transistors auf ein wesentliches festes Gleichspannungspotential vorgespannt ist.

Bei dieser, unter dem Namen "Butler-Oszillator" bekannt gewordenen Oszillatorschaltung bildet das Ausgangssignal, das an dem Kollektor der zweiten Verstärkerstufe abgegriffen wird, eine abgeschnittene Sinuswelle, da diese Verstärkerstufe während eines Bruchteils der Schwingungsperiode in ihrem Übersteuerungs- oder in ihrem Sperrbereich betrieben wird.. Es ist offensichtlich, dass bei Anwendungen, bei denen eine Oberwellenstörung schädlich ist, das oben abgeschnittene Signal korrfeiert, d.h. gefiltertwerden muss, bevor es in den Lastwiderstand eingespeist wird. Die Oberwellenstö- « rung des ausgesendeten Signals kann z.B. bei Pernsprechanlagen, bei der ™ Übertragung von Mehrfrequenz-Codewahlzeichen zwischen den Registern, einen fehlerhaften Betrieb der Empfangseinrichtung auf der Empfängerseite des Übertragungsweges verursachen. Die Pilterstufen, die jeweils den Oszillatoren zugeordnet sind, welche die bei solchen Mehrfrequenz-Codewahlzeichensystemen verwendeten verschiedenen Tonfrequenzsignale erzeugen, werden durch schmale Bandfilter gebildet, die in ihrer einfachsten Ausbildung jeweils zwei Spulen umfassen. Es ist offenbar, dass Spulen im Vergleich zu anderen Miniaturschaltungsbauteilen teuere und sperrige Bauteile darstellen. .

.22.9.1969 . :"■

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Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, die eingangs genannte Oszillatorschaltung so auszubilden, dass sie an ihrem Ausgang eine reine Sinusschwingung liefert und somit die Verwendung von Ausgangsfilterstufen überflüssig macht.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass ein dritter, in seinem A-Arbeitspunkt betriebener Verstärkertransistor vorgesehen ist, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors und dessen Emitter mit der Basis des zweitensTransistors verbunden ist, und dass der Wider-™ stand des den Reihenschwingkreis enthaltenden Mitkopplungszweiges in Bezug auf dessen Induktivität so klein ist, dass sin«sförmige Kbllektorströrae des ersten und des dritten Transistors erzielt werden.

In den meisten Fällen kann das Ausgangssignal des Oszillators nicht am Kollektor des ersten Transistors oder am Emitter des dritten Transistors abgenommen werden, da diese mit dem Mitkopplungszweig des Oszillators verbunden sind, und da Wechselwirkungen zwischen einem veränderlichen Lastwiderstand und dem Mitkopplungszweig nicht in zufriedenstellender Weise vermieden werden würden, d.h. da die Stabilität des Oszillators durch die Veränderung der Belastung in einem gewissen Masse beeinflusst werden wird. Das Ausgangssignal des Oszillators wird deshalb im allgemei-It nen von dem Kollektor des dritten Transistors abgenommen. Dieses Ausgangssignal ist aber zu schwach. Es wird deshlb im allgemeinen dem Arbeitswiderstand über eine Leistungs- und Widerstandsanpassungsstufe, z.B. über einen Emitterfolger-Transistor, zugeführt. Der Energieverbrauch der letzten Stufe ist offensichtlich hoch im Vergleich mit dem Energieverbrauch der anderen aktiven Elemente der Oszillatorschaltung.

Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung ist eine vierte Verstärkerstufe, vorzugsweise ein in seinem A-Arbeitspunkt betriebener Transistor, vorgesehen, dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors und dessen Emitter sowohl mit dem Kollektor des zweiten Traralstors verbunden ist als auch über einen Widerstand, der somit einen Gleiehstromweg bildet, mit

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•inem zweiten festen Gleichspannungspotenitial. Das Oszillatpr-Ausgangssignal wird an Enitter des vierten Transistors abgenommen.

Auf diese Art wiisd die vierte Verstärkers tufe, die eine leistungs§tj^fe darstellt, während eine? gpossen ^eitaxiiteils der SchwingiÄigSReriode von dem zweiten Transistor mit einem Wechselstrom gespeist» d.h. in dem Zeit-Intervall, in dem der zweite Transistor in seinem A-Arbeitspunkt betrieben wird, »md !lediglich während des Bruchteils der Schwingungsperiode, wührend dessen der zweite Transistor in seinem Sperrbereich betrieben wird, wild die vierte Verstärkerstufe über den genannten Widerstand mit Wechselstroji gespeist. Somit wird der Wechselstrom durch den zweiten Transistor, obwohl *r die Form einer abgeschnittenen Sinuswelle hat, wirkungsvoll in der Ausgangs- und Leistungsstufe verwendet, wodurch ein geringer Energieverbrauch der ganzen Oszillatorschaltung erreicht wird.

Weitere, die Erfindung fortbildende Merkmale gehen aus den Unteransprüchen hervor.

Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit einer Figur naher beschrieben.

Pie in der Figur dargestellte Oszillatorschaltung umfasst drei NPN-Transiatoren 01» 02 und 03 i»id eine Trennstufe, die einen als Emitterfolger geschalteten NHi-Transistor ΟΙ umfasst. Die Basis des Transistors Ql ist über eine Zenerüiode iß von z.B. 5*6 V Zenerspannung pit einer negativen Spannungsquelle von z.B. -36 Volt und,über zwei in Reihe geschaltete Widerstünde R 10 (6,2 kOhn) und R4 (510 Ohm), mit Erde verbunden. Per Knotenpunkt der Widerstände RlQ und R4 ist über eine Parallelschaltung von einer Zenerdiode Wl von z.B. 24 V Zenerspannung und einem Kondensator C4 (Hj HP) mit der Spannungsquelle E verbunden, und über den Widerstand RJ (1,3 kOhn) mit dem Kollektor des Transistors QT. Der Kollektor des Transistors Ql 1st aueserdem über einen Kondensator G2- (0,47 MF) mit der Basis des Transistors 03 Terbunden. Per Emitter des Transistors 03 1st sowohl alt der Basis des Transistors 02 als auch, über einen Widerstand R5 (2 lcObji}, mit der Spannungsquelle E verbunden. Der Kollektor des Tran-

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sistors Q5 ist über zwei in Reihe geschaltete Widerstände R6 (1,6 kOhtn) und R7 (2,4 kOhm) mit Erde verbunden.

Der Emitter des Transistors 02 ist einmal über einen Widerstand HB (540 Ohm) mit Erde verbunden, und ausserdem über eine Reihenschaltung aus einem Widerstand Rl (j500 Ohm), einem Kondensator Cl und einer Induktivität Ll mit dem Emitter des Transistors Ql. Der Emitter des Transistors Ql ist weiterhin über einen Widerstand R2 (1,1 kOhm) mit der Spannungsquelle E verbunden. Der Kollektor des Transistors Q2 ist über ft einen Widerstand R9 (10 kOhm) mit der Spannungsquelle E und, direkt, mit dem Emitter des Transistors Q4 verbunden. Die Basis und der Kollektor des Transistors Q4 sind mit dem Knotenpunkt der Widerstände R6 und R7 bzw. Bit Erde verbunden. Der Knotenpunkt des Emitters des Transistors Q4 und des Kollektors des Transistors Q2 ist mit einem Abgriff der Wicklung des Spartransformator T über einen Kondensator CJ (47 MP) verbunden. Das eine Ende der Wicklung des Spartransformators T ist mit Erde verbunden, während das andere Ende, das den Ausgang der Oszillatorschaltung darstellt, mit der Laststufe (nicht dargestellt) verbunden ist.

Die Arbeitsweise der beschriebenen Oszillatorschaltung ist, was die Transistoren Ql und 02 betrifft, ähnlich der Arbeitsweise des bekannten Butler-Gszillators, bei dem der Transistor Q2 als Emitterfolger und der Tran-P sistor Ql als Verstärker in Basisschaltung betrieben wird. Im folgenden werden deshalb nur die unterschiedlichen Merkmale zwischen beiden Schaltur.gsanordnungen im einzelnen beschrieben.

Der Transistor Ql wird während der gesamten Schwingungsperiode in seinem A-Arbeitspunkt betrieben, während der Transistor Q2 während eines Bruchteils der Schwingungsperlode gesperrt ist, da seine Basis während dieses Bruchteils auf ein stärker negatives Potential gebracht wird als sein Emitter, so dass die Verstärkung im Mitkopplungszweig gleich 1 ist. Das Emittersignal des Transistors 02 hat somit die Form einer abgeschnittenen Sinuswelle. Dieses verzerrte Signal wird zu dem ßnitter des Transistors Ql

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zurückgeführt» nachdem es in hinein MiheiiscMihgkreis mit hohem Öüte-i faktor (wB,ii>ftj W ist die Mreisflre<|u<3nz ... „.j,. ,.„ und ϊί lsi dir psäin-

te, Widerstand des ifeifcensöhwiiigfcreises) gealtert Worden istj somit Mt das erzielte Signals das dem Emitter des Transistors Qi zugeführt Wirdi die Forw eiiier reinen Sihüss<3^ingühg. ©as giieiefre gilt für die ^orin des Signals j das an dehi 'Kollektor des irähsistörs Qi ersGne^it> da dieser iraris is tor in seinem Ä-Ärfeeitspünkt belieben töird und da Stb'reffekte aufgrund einer Veränderung der B^triebssp'anhürig Ej die auf dessen niederönmige iBasis einijiirkeh vnirdeh, durch die ^rspannüng'sahördhüng der Ze- j|

Äördiöden Wl* Vfö und des Widerstähdes RiO im viesehtliöhen avisgösühäitiet werden. Das Jföliektbrsignäl ües transistors Qi Wird der Sasis des Transistors Q5 zugeführt* der ebenfalls während der gesamten iäenwihguhgsperiode in seinem ^krbeitspühkt betrieben wirdj so dass daä Kblliektörsignal lind das £&it%ersignai äes Tränsiistörs Qj5 ebehfaüs die #brm einer ^-= reinen Sinüsschwingultig haben. Nachdem das Koirektörsighäl des 'Transistors Q5 durch den S^annungskeiiSr Wf/%6 geteilt worden ist| wird et de^ Basis des Emitterfolgers Q^- zugeführt^ Öieser Transistor Q^- arbeitet eiaenfälls in seihem Ä^ÄrbeitspünkTfci und die Spähhürigswelle ah seinem Eniitter ist ebehfalls eine reihe äihüsVieilev Seih iJMttertoech^selstr^m ist während der Zeit, während der d^r-Transistor Qö in seihem Ä-Ärbeitsjpuhk% betrieben wird> gleich dett feiiekterwechselstrofiides iränsi'störs Q§> und er ist wäh- _Λ

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Claims (3)

1. G. Thyssens - 10
   Patentansprüche

   (l.> Oszillatorschaltung, bei der die Emitter zweier Verstäricertransistoren, von denen der zweite die Amplitude des Oszillator-Mitkoppiungssignals begrenzt, über einen Reihenschwingkreis miteinander verbunden sind, und bei der die Basis des im A-Arbeitspunkt betriebenen ersten Transistors auf ein im wesentlichen festes Gleichspannungspotential vorgespannt ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein dritter in seinem A-Arbeitspunkt betriebener Verstärkertransistor (Q3) vorgesehen ist, dessen Basis mit dem Kollektor des ersten Transistors (Ql) und dessen Emitter mit der Basis des zweiten Transistors (02) verbunden ist, und dass der Widerstand des den Reihenschwingkreis enthaltenden Mitkopplungszweiges in Bezug auf dessen Induktivität so klein istj dass sinusförmige Kollektorströme des ersten und des dritten Transistors erzielt werden.
2. 2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine vierte Verstärkerstufe (0,4), vorzugweise ein in seinem A-Arbeitspunkt betriebener Transistor (Q4) vorgesehen ist, dessen Basis mit dem Kollektor des dritten Transistors (03) und dessen Buitter sowohl mit dem Kollektor des zweiten Transistors (Q2) als auch über einen Widerstand (R9)> der einen Gleichstromweg bildet, mit einem zweiten festen Gleichspahnungspotential verbunden ist, und dass das Oszillator-Ausgangssignal am Etoitter des vierten Transistors abgenommen wird.
3. 3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzelohnetj dass sowohl der Ausgang des Trennverstärkers (Oft) als auch der Ausgang des zweiten Transistors (Q2) im Nebenschluss zu dem Oszlllator-ijastwiderständ liegen-.

   4i Oszillatörschaitühg nach Anspruch 2 oder Anspruch 3> dass der Ausgang-des Trennverstärkers (ί$4) nieäeK>ftffiig und

   der ftuspftg des zweiten Trahsistörs (&) höShÄig ist*

   INSPECTED