DE2048369C3 - Reaktanzschaltung insbesondere für monolithisch integrierte Schaltungen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Veränderung der wirksamen Größe eines Blindwiderstandselementes mit einer zu dem Blindwiderstandselenieiit parallelgeschalteten Reaktanzschaltung, die mit Hilfe eines Stromverstärkereiementes einen zusätzlichen Blindstrom steuerbarer Größe liefert.

Derartige Schaltungen werden für Oszillatoren regelbarer Schwingungsfrequenz oder für Filter regelbare! Bandbreite und für anderweitige elektrisch regelbare Abstimmschaltungen verwendet. So ist aus der deutschen Patentschrift 876 717 ein regelbarer Oszillator bekannt, dessen frequenzbestimmendem Schwingkreis eine Reaktanzröhre parallel geschaltet ist. welche als zusätzliche, regelbare Induktivität wirkt. Über die Gitterspannung dieser Röhre läßt sich der zusätzliche induktive Einfluß verändern, so daß die Resonanzfrequenz der Schaltung elektronisch verändert werden kann. Ferner sind aus der Zeitschrift »Electronics«. Bd. 33, Nr. 40 vom 30. September I960. S. 97 bis 99. Schaltungen zur elektronischen Frequenzregelung bekannt, die mit als Induktivität b/w. Kapazität geschalteten Transistoren arbeiten und mit Hilfe einer dem betreffenden Transistor zugeführten Recekpan-IHing die Resonanzfrequenz eines Schwingkreises /u verändern erlauben.

Elektrisch geregelte Reaktanzschaltungen finden vielfach in Anordnungen Anwendung, wo Oszillatoren mit veränderlicher Schwingungsfrequenz benötigt werden. Auch ist es in vielen Fällen erwünscht, daß diese Schwingungen in einer vorbestimmten festen Beziehung zur Frequenz und Phase eines Bezugssignals stehen. Dies ist z. B. beim Horizontaloszillator eines Fernsehempfängers der Fall, wo die vom Oszillator erzeugte I Iorizontalablenkfrequenz genau mit den senderseitig übertragenen Horizontalsynchronisicrim pulsen synchronisiert sein muß. damit das übertragene Fernsehbild einwandfrei wiedergegeben wird.

Möglichkeiten der Erzeugung eines Regelsignals in Abhängigkeit vom Frequenzunterschied zwischen der zu regelnden Schwingung und der Bezugsschwingung ebenso wie mit Hilfe solcher Regelsignale regelbarer Oszillatoren sind allgemein bekannt. Oszillatoren, die Sinusschwingungen erzeugen, insbesondere solche, bei denen als frequenzbestimmende Elemente Resonanzkreise mit kapazitiven und induktiven Elementen verwendet werden, werden von den Gerätekonstrukteuren allgemein vorgezogen, weil sie frcqucnzstabiler sind als

Säßezahn- oder Kippgeneratoren. Solche Sinusoszilla- der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 1 eine

toren können dadurch geregelt werden, daß man in das symmetrische und hochempfindliche Regelclmrawc-

reauenzbestimmende Netzwerk des Oszillators Blind- ristik liefert. . _it

Widerstandselemente einschaltet, deren Parameter In Fi§ I ist ein frequenzselektives Netzwerk mn

durch da* Regelsignal beeinflußt werden, wie dies an 5 Blindwiderstandselementen in Form einer Spule w

Hand des vorstehend erwähnten Standes der Technik und eines Kondensators 12 mit jeweils einem ersten

bereits erläutert worden ist. Beispielsweise haben Anschluß 9 bzw. U an einen ersten Eingang U eines

^_a„_netische Verstärker oder spannungsabhängige Verstärkers 14 angekoppelt. Der andere Anschluß aes

Kondensatoren diese Eigenschaft. Eine ebenfalls häufig Kondensators 12 liegt an Bezugspotential, beispieis-

anaewendete Methode besteht darin, daß man die io weise Masse. Der andere Anschluß 17 der Spule iu

Soannung am Schwingkreis eines Sinusoszillators ist an einen zweiten Eingang 15 des Verstärkers

tistet die Phase der getasteten Spannungsprobe mit angekoppelt Der Verstärker 14 hat außerdem einen

Hilfe'eines /?C-Gliedes um etwa 90 verschiebt und mit dem Eingang 13 gekoppelten Rückkopplungsaus-

mjt Hilfe eines Bauelementes, dessen Leitfähigkeit gang 13', der das für das Schwingen der Anordnung

mittels der Regelspannung veränderbar ist, einen ver- 15 erforderliche Rückkopplungssignal liefert. Das j™¹²'

änderbaren Nebenschlußstrom erzeugt, der gegenüber ausgangssignal wird vom Ausgang 16 des Verstarke

Her Schwingkreisspannung um ungefähr W phasen- 14 abgenommen.

verschoben ist, so daß die Wirkung einer veränderbaren Der Anschluß 17 der Spule 10 ist ferner mit einem

Reaktanz zur Veränderung der Schwingfrequenz - " " " ^raM- '«t_mman,nl.tuden-

_ftrj_tt 20 tuhlers) 20 verbunden, uer aneieic-ise.Ls α.._.*.»-— ·■--

Monolithische integrierte Schaltungen erfordern Der Ausgang 21 des Stromfr.hlers 20 ist mit Ue.11 neue schaltungstechnische Lösungen. Für integrierte Regeleingang 31 einer Stromqu- ^;.c 30 verbunden, die Schaltungen werden Transistoren freizügiger verwen- ebenfalls an Masse liegt und nut ''irem Ausgang ^- det als für Schaltungen mit diskreten Schaitungsele- an einen Anschluß 43 eines Stromspalters 40 angementen Hochohmige Widerstände und große Kon- 25 schlossen ist. Der Stromspalter 40 ist ferner über einei densatoren werden so wenig wie möglich verwendet, Anschluß 41 mit dem einen Anschluß 9 der Spule da sie sich nur mit Schwierigkeit in integrierter Form sowie über einen Anschluß 42 mit dem anderen Anherstellen lassen. Auch ist es unerwünscht, eine be- schluß 17 der Spule 10 verbunden, trächtliche Anzahl von diskreten Schaltungselementen Dem Stromspalter 40 ist ferner über einen ersiui

außerhalb der integrierten Schaltung /u verwenden. 30 Regeleingang 44 ein äußeres Reselsignal ^^US^C'¹¹¹ · Hi hierfür entsprechend viele Anschlüsse benötitit Ein /weiter Regeleingang 45 des Stromspalters 4U is i_crden. " an den Ausgang 52 einer Gleichspannungsquelle 50

Zum Abfühlen der Spannung am Schwingkreis eines angeschlossen.

Sinusoszillators wird ein hochohmiges «C-Netzwerk Im Betrieb bilden der Verstärker 14. der Kesona -

oder aber ein KC-Nctzwerk mit großer Kapazität 35 kreis mit der Spule 10 und dem Kondensator \i som benötigt was beides für integrierte Schaltungen nicht der Rückkopplungsweg /wischen Rückkopplung*.us ut geeignet ist. gang und Hingang des Verstärkers 14 einer,, OsziUanr.

Die Aurgabe der Erfindung besteht in der Schaffung dessen Ligenschwingfrequcnz durch die ι araiiene einer Reakfanzschaltung, welche den Erfordernissen nan/komponenten 10 und 12 und der ^m ^ der integrierten Schaltungstechnik nach einen, niedri- 4° Parallelblindstromweg fließenden Hlindstro η Desunin ^ -en Impedanzniveau und nach der Vermeidung w.n ist. Der i'arallelblindstromweg enthalt den an c . Kondensatoren entgegenkommt. Fühlt man nämlich Spule 10 angekoppelten ^<;™P^ ^ ™; ^ den Strom in einem Blindwiderstandselement, bei- ein Teil des in der Spule K) riieiknden WeehseIstr in snielsweise eines Schwingkreises eines Sinusos/illators, fließt auch durch den Stromfuhler 20 uer bei Anderun ab. so benötigt man kein gesondertes ÄC-Glied für die 4s gen dieses Stromes cm Regelsignal am -^t Gewinnung eines gegenüber der Schwingkreisspannung erzeugt. Die auf dieses Regelsignal anspree, ^ um 90 phasenverschobenen Signals. Außerdem kann Stromquelle 30 erzeugt entsprechend einen ^

man bei einer Stromabtastung mit nicderohmigen ten Blindstrom, der in der Frequenz uiui ■ Schiltunecn arbeiten des Stromes in der Spule 10 entspricht to. ·

Die Aufgabe der Erfindung wird durch die im An- so _mit diesem »glcichläuft«). Dieser /weite B»"^dstro"J spruch I ,,!geführten Merkmale gelöst. Weitcrc Aus- </, in I ig. I) fl.eßt in einem Stromweg η. ^c gestaltung«, der Erfindung sind in den Unteransprü- SMomquelle 30 und dem Stromspa er J dm

chen gekennzeichnet. Die Erfindung ist im folgenden mindestens cm lc.l parallel zur Spuk "^¹. an Hand der Darstellungen von Ausführungsbcispiclcn Stromspalter 40 wählt „i Abhängigkeit ο « tviher erläutert Es /eist 55 dem Rcgclcingang 44 zugefuhrten Stcier- oder Kegel

ⁿ F g I das BloclSitbild eines regelbaren Os/illa- signal einen Teil des Blindstroms /,. der dann^a, ,el tors unter Verwendung der erfindungsgemäßen Reak- /ur Spule 10 fließt Durch Änderung des dem Rc \ torschaltung eingang 44 zugefuhrten kegelsignals wird son.it uei

' Fig. 2 ein genaueres Schaltbild der in Fig. I ver- Gcsamtblindstrom parallel /.ur ^^uk.}*^ϊ^_η ansciaulichten Schaltung, wie sie beispielsweise in 6o was sich elektrisch als eine Änderung^der sehe baren integrierter Form realisiert werden kann, Größe oder Schcininduktivita der S_ruU. 10 au wir t.

Fig. 3 das Schaltbild einer abgewandelten Ausfüh- Die Schwingfrequenz hangt dal er von .u cm frc»juciv rungsform der Stromfühlerschaltung gemäß Fig. I. bestimmenden Netzwerk ab. das die I. ai,v tcru c Fig. 4 das Blockschaltbild einer anderen Ausfüh- der Spule !0 und des Kondensators 12 sowie d.c C, Sc rungsform eines regebaren Oszillators für die Anwen- 6₅ desjenigen Teils des B«'^™™* '' _f£ '^ΐΙ'_Γ;ο7 _Λ". dung in einer vorabgestimmten Schaltung und zur Spule 10 parallelen St.oi weg fheßt. « An

Fig. 5 das Blockschaltbild einer weiteren Ausfüh- schluß 17 der Spule 10 kann ™^™Λ^™ΐν runpfform eines OsziKators. die untere Anwendung 20 auch an den Anschluß 42 des Stromspalters

angeschlossen sein, wie an Hand von Hg. 2 noch erläutert werden wird.

Im Hctrieb beliefert die Glcichspnnnungsqiicllc 50 den Stromspalter 40 über dessen Anschluß 45 mit einer Gleichspannung, die ungefähr gleich dem (llcichspannungswcrt des dem Regeleingang 44 zugcführtcn Signals ist. Wenn der Oszillator nach Hg. I und 2 mit seiner Sollfrcqucnz schwingt, wird durch die Glcichstromverspannung des Stromspalters 40 der Strom /„ in annähernd gleiche Hälften aufgeteilt. Die eine Stromkomponente /»' fließt im Nebenschluß zur Spule 10, während die andere Stromkomponente (nicht gezeigt) in den Anschluß 42 des Stromspalters 40 fließt.

Wenn der Oszillator von der Sollfrcqucnz abweicht, wird durch das dem Regelcingnag 44 des Stromspalters 40 zugeführte Rcgclsignal die zuvor ausgeglichene oder gleiche Verteilung des in die Anschlüsse 41 und 42 fließenden Stromes /, verändert, und /,' wird größer oder kleiner als die Hälfte des Wertes von /,, so daß die Schwingfrequenz, des Oszillators wieder auf den Sollwert zurückgebracht wird.

An Stelle der gezeigten cintaktigcn Rcgelspannung kann auch eine massesymmetrischc Rcgelspannung verwendet werden, die dann den Regeleingängen 44 und 45 des Stromspalters 40 zugeführt wird, so daß die Olciehspannungsquelle 50 entfallen kann. Ferner kann der Stromfühler 20 statt mit der Spule 10 mit dem Kondensator 12 in Reihe geschaltet werden, in welchem Falle der sich ergebende Blindstrom mit dem Strom im Kondensator 12 gleichläuft. Bei einer bevorzugten Ausfiihrungsform ist die Schaltung auf einem monolithischen Halbleitersubstrat integriert, wobei der Stromfühler und die Quelle nach Fig. 2 elektrisch und thermisch miteinander gekoppelt sind.

Fig. 2 zeigt Schaltungseinzelheiten der in den Blöcken 14. 20. 30 und 40 nach Fig. 1 enthaltenen Anordnungen. Der Verstärker 14 ist ein Differenzverstärker mit Doppcleingängen 13 und 15. Der Eingang 13 ist an die Kaskadenanordnung zweier Emittcrfolger-Transistoren ΙΟΙ und 102 angekoppelt. Der Ausgang 102c des Transistors 102 ist über einen Koppclwidcrstand 104 mit der Basis 106fr eines Emitterfolgcr-Transistors 106 verbunden. Die Basis 106Λ liegt ferner über einen Vorspannwiderstand 108 an Masse. Das Ausgangssignal wird am Verbindungspunkt des Emitters 102c mit dem Widerstand 104 abgenommen, obwohl es statt dessen auch an verschiedenen anderen Punkten des Verstärkers 14 abgenommen wenden kann. Der Eingang 15 ist an die Kaskadenschaltung zweier Emitterfolger-Transistoren 110 und 112 angekoppelt. Der Ausgang 112c des Transistors 112 ist über einen Koppelwiderstand 114 an die Basis 116Λ eines zweiten Ausgangstransistors 116 angeschlossen. Die Basis 116Z» liegt ferner über einen Vorspannwiderstand 118 an Masse. Der Kollektor 116c des Transistors 116 ist als Rückkopplungsausgang mit dem ersten Eingang 13 des Verstärkers 14 verbunden. Ein den Transistoren 106 und 116 gemeinsamer Emitterarbeitswiderstand 120 ist zwischen die Emitter 106c und 116c und Masse geschaltet. Die Kollektoren lOic, 102c, 106c, 110c und 112c der Transistoren 101, 102, 106, 110 bzw. 112 sind an eine Betriebsspannungsquelle B+ angeschlossen.

An den Eingang 13 des Verstärkers 14 ist das frequenzselektive Netzwerk mit der Spule 10 und dem Kondensator 12 über dessen Anschlüsse 9 und 11 angeschlossen. Der Kondensator 12 liegt mit seinem anderen Anschluß an Masse. Der Anschluß 17 der Spule 10 ist mit dem Eingang 15 des Verstärkers 14. dem Eingang 18 des Stromfühlcrs 20 und dem Anschluß 42 des Stromspalters 40 verbunden.
Der Stromfühler 20 ist mit seinem Eingang 18 an den Verbindungspunkt 219 des F.mittcrs 222c eines Konstantstronilransistors 222 mit dem Kollektor 224c eines lcitungsvcrändcrlichcn Transistors 224 angeschlossen. Der Emitter 224c des Transistors 224 liegt

in über einen Widerstand 226 an Masse. Der Transistor 224 kann, wie in Fig. 2 angedeutet, ein Mchrcmittertransistor sein.

Der Kollektor 222c des Transistors 222 ist über einen Widerstand 228 mit der Bctriebsspannungsquelle B \ verbunden. Eine Bezugsglcichspannungsquellc. bestehend aus der zwischen B I und Masse liegenden Reihenschaltung eines Widerstands 230 und einer ersten Zcnrrdiode 232. koppelt eine Konstantspannung vom Verbindungspunkt des Widerstands 230 mit der Diode 232 auf die Basis 222Λ des Konstantstromtransistors 222. Ein Rückkopplungswcg verbindet den Kollektor des Transistors 222 mit der Basis des Transistors 224. Im Rückkopplungsweg ist ein Transistor 234. zwischen dessen Kollektor 234c und Basis 234Λ cip als in der gleichen Richtung wie der Hasis-Emittcrüberganp des Transistors 234 gcpoltc Diode geschalteter Transistor 236 liegt, mit seinem Kollektor 234c an den Verbmdungspiinkt des Widerstands 228 mit dem Kollektor 222c des Transistors 222 angeschlossen. Der Emitter 234c des Transistors 234 ist an eine zweite Zencrdiode 237 angeschlossen, die so gepolt ist. daß sie bei Emittcrstromfluß im Transistor 234 mit Zcnerwirkung arbeitet. Die Anode 237ß der Diode 237 ist an die Basis 224/; des Transistors 224.

an den Ausgang 21 des Stromfühlers 20 und über einen Widerstand 238 an Masse angeschlossen.

Der Ausgang 21 des Stromfühlcrs 20 ist an den Rcgeleinganc 31 der Stromquelle 30 angeschlossen. Die Stromquelle 30 enthält einen Quellentransistor 310 mit Basis 310/>. Kollektor 310c und Emitter 31Or. Der Emitter 310c liegt über einen Widerstand 312 an Masse. Die Basis 310Λ ist an den Rcgcleingang 31 angeschlossen. Der Transistor 310 ist vorzugsweise thermisch mit dem Transistor 224 gekoppeit. Für bestimmte Anwendungszwecke kann der Transistor 310 ein Mehremittertransistor sein. Der Kollek' >r310e ist über die Ausgangsklemme 32 mit dem Stromanschluß 43 des Stromspalters 40 verbunden.

Der Stromspalter 40 enthält zwei Emitterfolger-Transistoren 401 und 402. die mit ihrem Emitter 401 e bzw. 402c jeweils an die Basis 4036 bzw. 404b zweier Transistoren 403 und 404 angeschlossen sind. Der Emitter 403c des Transistors 403 ist mit dem Emitter 404c des Transistors 404 über die Reihenschaltung zweier Widerstände 405 und 406 gekoppelt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 405 und 406 ist mit dem Stromanschluß 43 des Stromspalters 40 verbunden.

Die Kollektoren 401c und 402c der Transistoren 401 bzw. 402 sind an B+ angeschlossen. Der Kollektor 403c des Transistors 403 ist mit dem Stromanschluß 41 des Stromspalters 40 verbunden. Der Kollektor 404c des Transistors 404 ist mit dem Stromanschluß 42 des Stromspalters 40 verbunden. Die Basis 401 h des Transistors 401 ist an den Regeleingang 44 des Stromspalters 40 angeschlossen. Der Rcgelcingang 44 ist ferner über ein Filternetzwerk 46 mit Cilcichstromübertragungscharaktcristik an den Ein-

sas ^äSpKä:, κ R. _w^-- *— ä, _r

Schaltung (automatische Frcqucn/.rcgc schaltung .η L, jι _{bcschricbcn werden}. Der in der

einem Fernsehempfänger scm kann, wc Ichd κ I hase *h « g M ^ ^ _{außer p}, _{t der}

der Zcilcnrücklaufimpu se m.t den ankomη enden b ^ _{c 1() rf h jst c} Blindstrom.

Zeilensy, .hronisierinipulscn vergleich D c Quc c 25 , _BlinJ_{strom dcr} Spule 10 fließt lc.lw.ese durch den

erzeugt ei,. Signal einer ersten Polantat. ** J^IC υ _{Djeser e jm Zusammcnwirkcn}

durch die Rücklaufimpulse angezeigte Oszillator Mromi ₃₀ ■ _zweiten Blindstrom /.„

Sen/, unterhalb der Synchronisier,mpu.sfrcquc^ m, der^Stromque^ ^ ^ ^ _der ^

liegt oder die Rücklaufimpulse den Synchron s.cr- dcMn _{rom lejchlaufl}. _Die Emittcrflachen-

impulscn in der Phase vorane.lcn, sowie:η S.gna ^ _{altnisse der} Transistoren 224 und 310 können so

entgegengesetzter Polarität be, r-requen* odePhasen ^ _{daß sich dn s /f} ergibt, der

»"47»^ ^Ä» - SHe ,0 vom Anschluß J

=₅-- -^^^r^hSn^Siuj

Eineang 26 verbunden. . . . fließenden Strom als negativ definiert, ergibt sich, dall

Die Arbeitsweise der Anordnung .st wie folgt Im ™^^_ίηα5,_ΓΟΙΤ1 ⁸ί_{η der} Spule 10 in Durchlaß-

frequenzbestimmenden Ncrtzwerk m.t der^ Spule 10 der P _{Transistors 224} im Stromfühlcr 20 und

und dem Kondensator 12 werden Dauers.n,usschw.n ^¹B _{in der s ule} 10 in DurchlaBr.chtung

gungen erzeugt, indem die am Nei.werk^10 12 auf JJ[IfJ_1n^_{0n 222 des} Stromfühlers 20 fheBt Der

Tretende Wechselspannung auf den Eingang» des Transistors 222 w.rd jedoch durch d.e

Verstärkers 14 gekoppelt, dort verstärkt und^ über Mron _{yom Ko}„_{ektor 222r} des Trans.stors

die Kopplung zwischen den Ansch usscn 14 und 13 ueg π ^ ^ _{Transjstors 224 und durch die}

eine V.'echselspannung rückgekoppelt w,rc wekJe de ™ _{der Basis mb nlit e},ner kons tanten

Schwingspannung am Netzwerk 10 12 "^nt"^ ^ Gleichspannung von der Spannungsquelle mit dem

Anschlüsse 17 und 15 liegen wegen der η edenmpedan IJ _{23Q und der span}nungsregelnden Zener-

ten Verbindung über den Stromfuhler 2 «chsel _{ejncm konstanten Wert geha},t_c,v Der

strommäßig im wesentlichen auf Mass epcu nt.a .Der ^ _{enthält den} Transistor 234. d.e

Verstärker 14 enthält die Em.tterfolger-Trans.storen uege vv B _{djode 237 und den} W.derstand

mLlW. HO und 112. die dem f«qucnzb«ümmenden gj^MJ. .d«^^ ^ _unj

Netzwerk eine verhältnismäßig höh e '^^..zpra _{jaß sje} ^ _Zenerwirkung arbeitet. Die

sentieren, um eine übermäß.ge Belastung .m verrne U _{und 237 sowje der Transistor 234}

den. Die dem Eingang 13 des Verstärkers 4 zug Jhrtc L) Temperaturkompensation fur den W,-

Spannung wird über die Trans.storen 101 '^ V_n. Serstand 228. so daß der Strom im Transistor

und das Spannungstcilcrneuwcrk m.t den W.dcrsta^ de _{und def ArbcitS}punkt gegen

den 104 und 108 auf die Basis 106 A des Transistors 106 gJJ^J^ _dcr umgebungstemperatur stabilisiert

stammenuc nmiutisu"·» β_:-- _„„„„„„ _M Wenn im Betrieb der Strom an. ■·■■—·-

eine Spannung, die mit der EmgangSsPan. ung am j _{Richtung anstcigt} und folghch der Kollektor-

Eineang 13 in Phase ist. D.e Basis U6b < es zwei en nega _{istors 222} momentan anzusteigen

Auslangstransistors 116 wird auf emer re aJv esten 45 stro,des ^ _{ng am} Kollektor 222c

Gleichspannung gehalten, d.e hauptsacl hch du ch d.e bes _ößertCn Spannungsabfalls am Kollek-

Vorspannwidcrstände 114 undI 118 bestimmist Widerstand 228 ab. Diese absinkende Spannung

Da der Widerstand 120 den Emittern 106 j und 16c on ^ ^ ^ _{T 224}

des Transistors 106 bzw. des Transistors 116 gW«m * _{so daß die Stromleitun}g des Transistors

sam ist und die Basis 1I6A auf e.ner festen Spannung ge PP ^^ _{wiederum der} Stromanst.eg

liegt steuert die durch den Emitterstrom des Tran s.cn β _{iert und das} Ansteigen des

sisfors 106 am Widerstand 120 erzeugte: Spannung den ^ ^„,„,„ _des ^PTransistors 222 unterbunden

Transistor 116 aus, so daß am KollektorJ em N _dgr ^^ _{am Anschluß 18 in} negativer

Kollektorstrom auftritt, der m.t der Spannung am _{abnimmt und fo},_{gljch der Ko},,_cktorstrom

Anschluß 13' in Phase ist und zum&ngaj₅13 grian lU K _Tra ^g _{nsistors 222} momentan abzusinken bestrebt

so daß das für das Schwingen der Anordnung erforder _{{ sjch dje entgegengesetzte} Wirkungsweise,

liehe Rückkopplungssignal erhalten w.rd. Die: 1ran^ ^ * _wicderum die Stromänderung im Transistor

sistoren 106 und 116 sind als Differenzverstärker zu^ _aufgeh_oben wird.

sammengeschaltet. Die mit dem Transistor 1 Oft ν er ^ ^^ _Gegenkoppiungsw,rkung stellt bundenen Widerstände 104 und 108 spannen d^en _Stromfühler effektiv eine an d.e Spu.e 10 ange-Transistor auf eine Gleichspannung vor, d.e_ g^c cn _{njedr e lmpedanz dar Da} der Kollektorist der durch die Widerstände 114 «^nd "*^_Γ^ _sirZ des Transistors 222 relativ konstant ist äußern Vorspannung des Transistors 116 D.e W der tande _u ^ _{Stromänderungen in der} Spule 10 als 114 und 118 sind so bemessen, daß eine .^».gung; des _{en oder Ern}iedrigungen des KoI ektorstroms Transistors 116 im Betrieb verhindert w.rd_e Das Au t _Trali_sistors 224. Die endliche Rückkopplungsgangssignal wird am Verbindung*punkt dlcs Emitter^ _{schleifcnverst}ärkung des Stromfühlers 20 kann jedoch 102r des Transistors 102 m.t dem Widerstand HW s /.Modulation im Trans.stor 222 zulassen, abcenommen. könnte jedoch statt dessen auch an

Die tatsächliche Strointeilimg am Punkt 18 ist eine Funktion dieser Rückkopplungssehleifcn verstärkung.

Die Stromquelle 30 mit dem Transistor 310 ist über dessen Basis 310Λ und die Verbindung der Anschlüsse 31 und 21 mit der Basis 224/) des Transistors 224 gekoppelt. Die mit den Transistoren 310 und 224 verbundenen Widerstände 312 bzw. 226 sind so gewählt. daß in den Transistoren 310 und 224 Emittcrspannungen erzeugt werden, die eine vorbestimmte Beziehung zueinander haben. Ferner sind die Transistoren vorzugsweise thermisch gekoppelt, beispielsweise indem sie nebeneinander auf einem monolithischen integrierten Schaltungssubstrat angeordnet sind. Der Kollektorstrom des Transistors 310 läuft daher in Phase und Frequenz mit dem Kollektorstrom des Transistors 224 gleich, während die Größe des Kollektorstroms des Transistors 310 in fester Beziehung zur Größe des Kollektorstroms des Transistors 224 proportional zu den relativen Basis-Emitterflächen der Transistoren 310 und 224 und den Emitterwiderständen 312 und 226 steht.

Bei einer Ausführungsform beträgt der Kollektorstrom des Transistors 310 ein Viertel des Kollektorstroms des Transistors 224. da die Basis-Emitterfläche des Transistors 310 ein Viertel der des Transistors 224 beträgt, wie in Fig. 2 durch das Vierfachemittersymbol für den Transistor 224 angedeutet. Das Verhältnis zwischen den Kollektorströmen der Transistoren 310 und 224 bestimmt den Frequenzbereich, über welchen der Oszillator abstimmbar ist. Die 4:1-Bezichung eignet sich bei Verwendung des Oszillators im Horizontal- oder Zeilenablenkteil eines Fernsehempfängers. Das genannte Verhältnis ändert sich mit den relativen Basis-Emitterflächen und braucht nicht ein ganzzahliges Verhältnis zu sein.

Durch Abfühlen oder Abgreifen eines Teils des in der Spule 10 fließenden Iststromes erzeugt der Stromfühler 20 zusammen mit der Stromquelle 30 eine Blindstromprobe /_s. die in Phase und Frequenz mit dem Blindstrom in der Spule 10 gleichläuft. Diese Stromprobe wird auf den Stromspalter40gekoppelt.der einen Parallelstromweg zur Spule 10 herstellt. Ein Teil dieser Blindstromprobe // ist als Nebenschluß- oder Parallelstrom bezeichnet.

Der Stromspalter 40 verändert die Größe des parallel zur Spule 10 fließenden Anteils des Blindstroms (Is). Der Stromspalter 40 enthält die beiden differential oder gegensinnig in Reihe gekoppelten Transistoren 403 und 404. Da I, die gleiche Phase hat wie der Strom in der Spule 10, wirkt sich der parallel zur Spule 10 liegende Stromweg für einen Teil des Stromes h effektiv als die Parallelschaltung einer scheinbaren Induktivität zur Spule 10 aus, deren Induktivität sich entsprechend dem angelegten äußeren Regelsignal ändert, so daß die Schwingfrequenz der Anordnung sich entsprechend ändert. Im Stromspalter 40 bilden der Transistor 403 und der Widerstand 405 den Parallelstromweg vom Anschluß 9 der Spule 10 zur Stromquelle 30. Die dem Anschluß 26 zugeführte äußere Regelspannung wird durch das Filternetzwerk 46 mit relativ langer Zeitkonstante gefiltert und der Basis 401 b des Transistors 401 zugeleitet. Der Transistor 401 verhindert eine Belastung des Filters. Vom Transistor 401 gelangt die Regelspannung zur Basis 403fc, wodurch die Stromleitung des Transistors 403 sich entsprechend dem Regelsignal ändert. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt // die Hälfte des Gesamtstromes /.« der Stromquelle 30, wenn der Oszillator mit der Sollfrcquen/. (/. B. 15 734 Hz im Horizoi !aloszillator eines Farbfernsehempfängers) schwingt.

Der restliche Anteil des Stromes der Stromquelle 33 [I , — lg) wird vom Transistor 404 geleitet, dessen Kollektor 404c mit dem Anschluß 17 der Spule 10 verbunden ist. Diese Verbindung ist erwünscht, um den Gleichstromarbcitspunkt des Transistors 224 im Stromfühlcr 20 konstant zu halten. Die Emitterwiderstünde 405 und 406 der Transistoren 403 und 404 sorgen für die nötige Empfindlichkeit des Stromspalters, so daß die Anordnung im Bereich der zugeführten Regclsignalc linear arbeitet. Die Gleichspannungsquellc 50 erzeugt eine Vorspannung für den Transistor 404, die der Basis 404Λ über den Transistor 402, der die gleiche Aufgabe erfüllt wie der Transistor 401, zugeführt ist. Der Widerstand 55 koppelt den Ausgang der Glcichspannungsquclle 50 mit dem Eingang 26, um bei Abwesenheit des Regelsignals eine Rcgelspannmig bereitzustellen. Diese hält den Oszillator auf der gewünschten Sollfrequcnz. falls die Regelspannung verlorengeht, beispielsweise als Folge des Ausfalls der Synchronisiersignale bei Verwendung der Anordnung als Horizontaloszillator in einem Fcrnsehempfänger. Diese Wirkung wird erzielt, da der Stromspalter symmetrisch ist. Der Widerstand 55 ist so groß bemessen, daß er bei Anwesenheit eines Regclsignals den normalen Betrieb nicht beeinträchtigt. Durch eine positiv gerichtete Regclspannung steigt der Wert von

/.«' an, so daß die Schwingfrequenz des Oszillators sich erhöht.

An Stelle des Stromspalters kann man auch anderweitige Einrichtungen zum Verändern der Größe des Anteils /„' des Stroms /.«. Die Anordnung kann auch

statt einer positiven eine negative Regelcharakteristik aufweisen. Ferner können andere Methoden der Stromfühlung oder Stromtastung für die Gewinnung des Stromes /, verwendet werden. Eine entsprechende Schaltung ist in Fig. 3 gezeigt.

In Fig. 3 fließt der Strom der Spule 10 durch die Reihenschaltung einer Diode 323 und eines Transistors 324. Ein Widerstand 322 verbindet den Vcrbindungspunkt der Spule 10 und der Diode 323 mit der Betriebsspannungsquelle B τ. Der Widerstand 322 erzeugt eine Vorspannung für die Diode 323 und den Transistor 324 und bietet eine hohe Impedanz, die verhindert, daß der abgegriffene Strom nebengeschlossen wird. Die Diode 323 "koppelt die Spule lOniit dem Transistor 324. Die Basis 324/) des Transistors 324 ist mit dem Kollektor 324r dieses Transistors verbunden. Der Transistor 310 der Stromquelle 30 ist mil seiner Basis 310/) an die Basis 324/) des Transistors 324 des Stromfühlers 20 angeschlossen. Die Transistorer 324 und 310 weisen eine proportionale Stromleitung

auf. da die Basen 310/). 324/> sowie die Emitter 31Of, 324i> die gleiche Spannung führen, und bei thermisch (z. B. auf dem gleichen integrierten Schaltungsplätt· chen) gekoppelten Transistoren 310 und 324 läuft dci Kollektorstrom des Transistors 310 mit dem Strorr des Transistors 324 gleich, wobei die Größe des Stromes auf das Verhältnis der Basis-Emitterflächeri der entsprechenden Transistoren bezogen ist. Ei erzeugt also auch hier die Stromquelle 30 einen Strom /,,. der mit dem Strom in der Spule Ii

gleichläuft.

Die Regelcharakteristik der Anordnung kann z. B. dadurch verändert werden, daß man den Strom sowohl der Spule 10 als au^h des Kondensators 12

11 ^U 12

abfühlt oder abgreift. Kin Ausfülmingsbcispiel einer nach einer Quadratwur/.elfunktion auf den Blindstrom solchen Anordnung ist in Fig. 4 gezeigt. Zum Unter- bezogen ist, ändert sich die Frequenz der Anordnung schied vor, tier Anordnung nach I'ig. I hangt bei dieser als Funktion der Quadratwurzel des Rcgclsigiials. Anordnung die Mittcnfrcquenz nur von den Para- Werden dagegen in Reihe geschaltete Stromspaltcr wie meterwerten der Spule 10 und des Kondensator"; 12 5 die Slromspallcr 40a und 40Λ in Fig. 5 verwendet, ab, wenn die induktive Stromprobe und die kapazitive so weist der parallel zum Ulindwiderstandsclement Stromprobe gleich sind. Die Anordnung kann also fließende Nebenschlußstrom eine Beziehung zweiter vorabgestimmt werden. Ordnung zum zugeführten Regclsignal auf. Die I rein Fig. 4 können die Blöcke 14, 201, 20c, 301, 3Or, qucnz ist daher linear auf das Regelsignal bc/ogen. 401 und 40c die gleichen Schaltungen wie die ent- io In der Anordnung nach Fig. 5 sind die Stromquellen sprechenden Blöcke 14, 20, 30 und 40 in Fig. 2 ent- 30a und 30Λ parallel zu einem einzigen Stromfühler 20, halten. Den Stromspaltern 401 und 40c kann ein von dem sie ausgesteuert werden, geschaltet. Der differentielles Rcgelsignal für die Frequenzregelung Strom im Inverter 60 läuft in der Phase mit dem zugeleitet werden. Der Hauptunterschied in der Ar- Strom in der Spule 10 in einer vorbestimmten Phascnbeitsweise dieser Anordnung gegenüber der nach '5 beziehung gleich. Wenn er um 180" gegenüber dem Fig. 2 besteht darin, daß ein zusätzlicher Parallel- Strom in der Spule 10 phasenverschoben ist, löscht er stromweg für den dem Kondensator 12 entsprechenden effektiv den induktiven Si rom, und die Schwingfre-Blindstrom vorgesehen ist. Es werden somit die quenz wird durch die Größe des im Parallelstromweg Ströme in beiden Blindwiderstandsclementen 10 und 12 mit den Stromspaltern 40a und 40b sowie der Stromabgefühlt rnd die erzeugten Parallelströme zwecks ²⁰ quelle 30 fließenden Parallclstroms bestimmt.
Regelung der Schwingfrequenz der Anordnung ver- Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform der ändert. Anordnung nach Fig. 2 wurden wie folgt bemessene Eine Anordnung mit symmetrischer Rcgclcharakte- Schaltungselemente verwendet:

ristik kann mit hoher Rcgelcmpfindlichkeit und einem Kondensator 12 0,005 Mikrofarad

bis zu sehr niedrigen Frequenzwerten nahe Null *5 _s ■ _{I0 25 Mi},|_ihenry

reichenden Schwingfrequcnzbcreich ausgebildet wer- Widerstände 55Ü '.'.'. 150000 Ohm

den. Eine entsprechende Anordnung ist in r ig. 5 I^ 3000 0hm

gezeigt. Wiederum können die Schaltungen der |_Og 1000 Ohm

T31öcke 14, 20, 30o, 30b, 40a und 40Λ mit den ent- _J14 3000 0hm

sprechenden Schaltungen in Fig. 2 identisch sein. Die 3" ^g 1^

Arbeitsweise dieser Schaltungen ist die gleiche, wie an jjq 20OO Ohm

Hand von Fig. 2 erläutert. Ein in den Stromkreis der 225 130 Ohm

Stromquelle 30ft eingeschalteter Inverter (Polaritäts- 228 1300 0hm

umkehrstufe) 60 kehrt in üblicher Weise die Phase ,^_n innnn r»i,_m

, „ ' ., _„. _ _o. ZMi 2(KXKj Ohm

des Stromes der Stromquelle 3Oo um. Der btrom- 35 ,,„ _1ΓΐηΓ. _,

spalter 40a und der Stromspalter 40/> werden durch ,.- s?D Oh

Dioden 501 und 502 sowie Widerstände 503 und 504 ₄₍.f ^40 Ohm

auf die erforderlichen Arbeitspunkte vorgespannt. Der ^^ -4η r\u

Vorteil der Anordnung nach Fig. 5 ergibt sich aus

Folgendem. Bei Verwendung eines einzigen Stromspal- 4" Die Widerstände und Halbleiterbauelemente waren ters ist der im Parallelstromweg mit dem Stromspalter in integrierter Form auf einem monolithischen Halbfließende zweite Blindstrom linear auf das Regclsignal Icitersubstrat angebracht. Die Spannu.:j flf betrug bezogen. Da die Schwingfrequenz der Anordnung ungefähr 10,5 Volt Gleichspannung.

Hierzu 1 Blatt Zcichnuncen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Veränderung der wirksamen Größe eines Blindwiderstandselementes mit einer zu dem Blindwiderstandselement parallelgeschalteten Reaktanzschaltung, die mit Hilfe eines Stromverstärkerelementes einen zusätzlichen Blindstrom steuerbarer Größe liefert, dadurch gekennzeichnet, daß in Reihe mit dem jo Blindwiderstandselement (10) der niederohmige Eingang (18) einer Stromfühlerschaltung (20) geschaltet ist, die an ihrem Ausgang (21) einen sich synchron mit dem Strom im Blindwiderstandselement (10) ändernden Steuerstrom für den in seiner Verstärkung regelbaren Stromverstärker (30, 44) liefert.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromverstärker eine Stromquelle (30). deren Strom sich in der Amplitude proportional zur Amplitudenänderung des von der Stromfühlerschaltung (20) gelieferten Steuerstromes ändert, und .inen Stromspalter (40) enthält, der den von der Stromquelle gelieferten Strom auf zwei Strompfade aufteilt, von denen mindestens einer in seiner Leitfähigkeit regelbar ist. und daß einer der Strompfade parallel zur Reihenschaltung des Blindwiderstandselementes (10) und der Stromfühierschaltung (20) liegt.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Strompfade wirkungsmäßig in Reihe mit dem niederohmigen Eingang (18) der Stroinfühlersc'r. llung (20) gekoppelt sind.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Stromquelle (30) die Kollektor-Emitter-Strecke eines ersten Transistors (310) aufweist, dessen Basis (31Qh) an den Ausgang (21) der Stromfühierschaltung (20) angeschlossen ist. \o

5. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfühlerschaltung (20) einen in Reihe mit dem i3lindwiderstandsclemcnt (10) und parallel zur Basis-Emitter-Strccke des ersten Transistors (310) gekoppelten Halbleitergleichrichter (324) enthält (Fig. 3).

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 4. dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfiileerschaltung (20) einen zweiten Transistor (222). dessen Basis eine feste Vorspannung zugeführt ist und dessen Basis-Emitter-Übergang den niederohmigcn Eingang (18) bildet, einen mit seinem Kollektor an den Emitter des zweiten Transistors (222) angeschlossenen dritten Transistor (224), und einen in Reihe mit den Kollektor-Emitter-Streckcn des zweiten und des dritten Transistors (222. 224) an eine Betriebsspannungsquelle (/?■}-) angeschlossenen ersten Widerstand (228) sowie eine Koppelschaltung (234, 236, 237) zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors (222) und den Basen des ersten und des dritten Transistors (310. 224) enthält.

7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stromspalter (40) zwei jeweils in Basisgrundschaltung betriebene Transistoren (403. 404) enthält, die mit ihren Emittereingängen zusammengeschaltet und an die Stromquelle (30) angeschlossen sind und deren Emitter-Kollektor-Strecken die beiden Strompfade bilden, und daß zwischen die Basen dieser beiden Transistoren eine Regelspannungsquelle (25) zur Bestimmung der Stromaufteilung auf die beiden Strompfade gekoppelt ist.

8. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung in einer Filterschaltung, die das frequenzbestimmende Glied in einem rückgekoppelten Oszillator regelbarer Schwingungsfrequenz ist.

9. Schaltungsanordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelspannung tür den Oszillator von einem Synchrondetektor aus einem eine Synchroninformation enthaltenden Eingangssignal und der Oszillatorschwingung gewonnen wird.