DE2120680A1 - Oszillator variabler Frequenz - Google Patents

Description

Telefonaktiebolaget L. M. Ericsson, Stockholm / Schweden

Oszillator variabler Frequenz

Die Erfindung betrifft einen in der Frequenz variablen Oszillator mit einem Energie liefernden Teil und einem frequenzbestimmenden Teil.

Ein bekannter, in der Frequenz variabler Oszillator enthält ein frequenzbestimmendes Teil aus vier Zweigen und zwar aus zwei Wirkwiderstands zweigen und zwei Blindwiderstands zweigen. Von den Blindwiderstandszweigen besteht einer aus einer Reihenschaltung eines Kondensators und eines Widerstandes und einer aus einer Parallelschaltung eines Kondensators mit einem

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Widerstand. Die vier Zweige bilden zusammen eine Brückenschaltung« Die Frequenz der Brückenschaltung kann man entweder durch Verändern der beiden Kondensatoren in einem bestimmten Verhältnis oder dadurch verändern, daß die Widerstände in den Blindwiderstandszweigen in einem bestimmten Verhältnis variiert verden.

In vielen Fällen ist es erwünscht« die Frequenz des Oszillators mittels einer Steuerspannung variieren zu können. Dies ist möglich, wenn beispielsweise die beiden Kondensatoren aus Kapazitätsdioden»bestehen, deren Durchlaßspannung sich mit der Steuerspannung ändert. Allerdings ist die mit Kapazitätsdioden erzielbare Frequenzänderung nur klein. Eine bessere Wirkung erzielt man meist dadurch, daß als Widerstände in den Blindwiderstandszweigen beispielsweise Feldeffekttransistoren verwendet werden. Deren Widerstand läßt sich durch die an der Steuerelektrode liegende Steuerspannung verändern.

Die Erfindung bezieht sich auf einen vereinfachten, in der Frequenz variablen Oszillator, der gemäß der Erfindung so aufgebaut ist, daß zur Erzielung der gewünschten Frequenzänderung lediglich ein Widerstand variiert werden muß. Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird die Frequenzänderung mittels eines durch eine Steuerspannung beeinflussbaren, variablen Widerstandselementes erreicht·

Zur ausführlicheren Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen.

Darin zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Oszillators gemäß der Erfindung,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines Oszillators, Fig. 3 den Schaltplan eines Oszillators gemäß Fig. 2 und Fig. 4 bzw. Fig. 5 je eine grafische Darstellung zur Abhängigkeit der Frequenz von der Steuerspannung beim Oszillator.

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In Fig, 1 liefert ein Stromgenerator I Strom in Pfeilrichtung. Dieser Generator ist der Energie liefernde Teil des Oszillators.

Der frequenzbestimmende Teil besteht aus zwei parallelen Zweigen. Ein Zweig enthält einen Kondensator C₂. Der andere Zweig enthält einen variablen Widerstand R„, in Reihenschaltung mit zwei parallelen Zweigen, von denen der eine einen Widerstand R₂ und der andere eine Reihenschaltung eines Widerstandes R. mit einem Kondensator C₁ aufweist.

An den Widerständen R₁ und R₃ kann man eine Spannung V_u abgreifen, deren Frequenz von dem variablen Widerstand R- abhängt.

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillators. Ein in der Spannung steuerbarer Stromgenerator A- liegt an einer-Speisespannung E und an einem festen Bezugspotential, in diesem Fall Nullspannung. Der Stromgenerator A- speist den frequenzbestimmenden Teil des Oszillators. Dieser Teil besteht aus zwei vom Stromgenerator abgehenden parallelen Zweigen, die in einem gemeinsamen Punkt mit einem festen Bezugspotential E₁ verbunden sind. Einer der beiden parallelen Zweige besteht aus einem Kondensator C„ und der andere vom Stromgenerator abgehende parallele Zweig enthält einmal einen Widerstand R₂ und zum anderen eine Reihenschaltung aus einem Kondensator C₁ und einem Widerstand R₁, wobei beide Zweige mit einem variablen Widerstand R„ in Reihe geschaltet sind.

Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand R₁ und dem Kondensator C₁ ist mit einem Amplitudenbegrenzungsverstärker A„ verbunden, der an einer Speisespannung E und an einem Bezugspotential, in diesem Fall Nullspannung, liegt. Der Ausgang des Verstärkers A₀

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ist zur Spannungssteuerung zum Stromgenerator A- zurückgekoppelt. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers A₂ und der Nullspannung'tritt eine Spannung V auf· Die Frequenz dieser Spannung ändert sich mit dem variablen Widerstand R₁,, der im Blockschaltbild mittels einer Steuerspannung V steuerbar ist, die sich auf die Bezugsspannung E- bezieht.

Fig. 3 zeigt einen Schaltplan eines Oszillators gemäß Fig.

Der variable Widerstand R„ in Fig. 2 besteht hauptsächlich aus einem Feldeffekttransistor T₁-, der als spannungsabhängiger Widerstand geschaltet ist. Die Steuerung erfolgt mit der Spannung V , die sich auf das feste Potential E bezieht, das dem Bezugspotential E₁ in Fig. 2 entspricht. Die Widerstände R₄, R₆, R„ und Rg um den Feldeffekttransistor T,- vergrößern den linearen Zusammenhang zwischen der Frequenz f des Oszillators und der Steuerspannung V des Feldeffekttransistors T₅, Die Parameterunterschiede verschiedener Feldeffekttransistoren lassen sich mittels der Widerstände R₅ und R_g kompensieren. Der spannungsabhängige Stromgenerator in Fig. 2 besteht hauptsächlich aus den Transistoren T- und T₂. Die Transistoren T„ und T₄ dienen als Verstärker und die antiparallelen Dioden P D₁ und D₂ als Amplitudenbegrenzer. Die Dioden führen erst dann Strom, wenn die an einer Diode liegende Durchlaßspannung den für diese Diode charakteristischen Schwellwert überschreitet. Wenn dies der Fall ist, tritt eine große (negative) Gegenkopplung zwischen Kollektor und Basis von Transistor T₄ aif, wodurch die Oszillatoramplitude begrenzt wird. Dieser nichtlineare Verlauf bewirkt die Phasenverschiebung,der Abgleich des an Gleichstrom liegenden Amplitudenbegrenzers erfolgt mit Hilfe des variablen Widerstandes r--·

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Der Kondensator C₃ am Emitter des Transistors T₂ kompensiert die Phasenverschiebung von Koppelkondensatoren und Transistoren. Der Kondensator C₂ zwischen den Dioden D₁ und D₂ und Nullspannung verhindert eine Selbsterregung hochfrequenter Schwingungen.

Wenn der Feldeffekttransistor T₁- durch Verringern der Spannung V gesperrt wird erhöht sich der Widerstand zwischen den Hauptelektroden dieses Transistors, wodurch die Oszillatorfrequenz herabgesetzt wird. Durch die (positive) Rückkopplung vom Kollektor des Transistors T₄, dem Oszillatorausgang, zur Basis des Transistors T.. wird die Abschwächung des frequenzbestimmenden Teils R₁, R₂, R₃, C₁ und C₂ kompensiert, so daß Selbsterregung von Schwingungen einsetzt. Infolge der Symmetrie des verwendeten Feldeffekttransistors ist eine Vertauschung der beiden Hauptelektroden ohne Einfluß.

Die variablen Widerstände R₅, R₉ und T₁₁ werden so eingestellt, daß der Gleichstrom durch die Dioden D₁ und D₂ mit dem Widerstand T₁₁ gleich Null wird. Die Spannung V der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors wird auf Null eingestellt und der Widerstand R_g so einjustiert, daß der Oszillator der maximalen Frequenz unterliegt. Am Widerstand R₅ läßt sich die lineare Zuordnung zwischen der Frequenz f_Q des Oszillators und der Steuerspannung V₃ einstellen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz f_Q in kHz in Abhängigkeit von der Steuerspannung V₃ in Volt des Feldeffekttransistors. Die Steuerspannung V₃ bezieht sich auf das Potential E in Fig. 3, in diesem Fall 12 Volt.

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Das gleiche Potential E dient hier auch als Speisespannung für die aktiven Einheiten des Oszillators.

Die grafische Darstellung nach Fig. 4 wurde mit der Schaltung nach Fig, 3 erzielt. Die Frequenz £ des Oszillators liegt etwa zwischen 500 kHz und 700 kHz, wenn die S teuer spannung V um 12 Volt schwankt.

Die grafische Darstellung nach Fig. 5 ergibt sich, wenn die Kondensatoren C. und C₂ gegenüber dem vorherigen Beispiel etwa auf das Zehnfache vergrößert werden. Bei einer Veränderung der S teuer spannung V um 10 Volt schwankt dann die Frequenz £_Q des Oszillators zwischen 70 kHz und 95 kHz.

Der Frequenzbereich des Oszillators wird meist mit den Kondensatoren C₁ und C₂ des frequenzbestimmenden Teiles des Oszillators verändert. Mittels der S teuer spannung V läßt sich somit die Frequenz f des Oszillators in einem Frequenzbereich verändern, der bei dem er f indungs gemäßen Oszillator verhältnismäßig groß ist.

Die grafischen Darstellungen gemäß den Fig. 4 und 5 zeigen einen relativ linearen Zusammenhang zwischen der Frequenz des Oszillators und der Steuerspannung. Lediglich im Bereich tieferer Frequenzen fallen die Kurven etwas ab.

Die Widerstände R₁ und R₂ sowie die Kondensatoren C. und C₂ im frequenzbestimmenden Teil des Oszillators besaßen in beiden Fällen den gleichen Wert. Prinzipiell können auch die Werte dieser Bauteile gemeinsam variiert werden, ψ&αη man auch in der Regel gemäß obigen Beispielen verfahren wird.

Claims (2)

1. 212068U

   Patentansprüche

   1J Oszillator variabler Frequenz mit einem Energie liefernden und einem frequenzbestimmenden Teil, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzbestimmende Teil zwei parallele Zweige aufweist, einen Zweig mit einem Kondensator (C₂) und einen Zweig mit einem variä>len Wi der stands element (R₃) zur Veränderung der Oszillatorfrequenz, wobei das Widerstandselement (R₃) mit zwei weiteren, parallelen Zweigen in Reihe geschaltet ist, einem Zweig mit einem Widerstand (R₂) ~wn& einem Zweig mit einer Reihenschaltung aus einem Widerstand (R₁) und einem Kondensator (C. ).
2. 2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das variable Widerstandselement als Feldeffekttransistor

   mit zwei Hauptelektroden und einer Steuerelektrode ausgeführt ist und daß der Widerstand zwischen den beiden Hauptelektroden, die mit der übrigen Schaltung verbunden sind, durch Verändern eines an der Steuerelektrode liegenden Potentiales veränderbar ist.

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