DE2120680B2 - Abstimmbarer Oszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen abs.immbaren Oszillator mit einem Generator und oinern -daran angeschlossenen frequenzbetimmenden Kreis, welcher wenigstens einen in Serie mit dem Generator liegenden Kondensator aufweist, an dessen beiden Klemmen je ein Widerstand angeschlossen ist.

Es sind bereits Oszillatoren bekannt, welche mit abstimmbarem R-C-Glied versehen sind. Es zeigt sich jedoch, daß die durch Veränderungen des Widerstandes oder des Kondensators erzielbaren Frequenzänderungen relativ gering sind, weil bei ungünstigen R-C-Werten die Dämpfung des Oszillators zu groß wird.

Im Hinblick auf diesen Stand der Technik ist es demzufolge Ziel der vorliegenden Erfindung, einen abstimmbaren Oszillator zu schaffen, bei welchem eine Frequenzänderung in weiteren Grenzen möglich ist, ohne daß dabei die Dämpfung des Oszillatorkreises unangemessen hoch wird.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der frequenzbestimmende Kreis zwei parallele Zweige aufweist, bei welchen der eine durch einen Kondensator und der andere dadurch gebildet ist, daß die beiden mit je einer Klemme des Kondensators im Serienzweig verbundenen Widerstände mit den anderen Enden zusammengcschaltet und gemeinsam mit einem variablen Widerstand in Serie geschaltet sind.

In vielen Fällen ist es erwünscht, die Frequenz des Oszillators mittels einer Steuerspannung variieren zu können. In diesem Fall erscheint es als zweckmäßig, wenn der variable Widerstand ein mit zwei Hauptelektroden und einer Steuerelektrode versehener Feldeffekttransistor ist, dessen zwischen den beiden Hauptelektroden vorhandener elektrischer Widerstand durch Verändern eines an der Steuerelektrode angelegten Potentials veränderbar ist.

Zur ausführlichen Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen. Darin zeigt

F i g. 1 eine schematische Darstellung eine;» Oszillators gemäß der Erfindung,

Fig ι ein Blockschaltbild eines Oszillators,
Fig'3 den Schaltplan eines Oszillators gemäß Fig. 2 und

F i g. 4 bzw. F i g. 5 je eine grafische Darstellung zur Abhängigkeit der Frequenz von der Steuerspannung beim Oszillator.

In Fig. 1 liefert ein Stromgenerator/ Strom in

ίο Pfeilrichtung. Dieser Generator ist der Energie liefernde Teil des Oszillators. Der frequenzbestimmende Teil besteht aus zwei parallelen Zweigen. Ein Zweig enthält einen Kondensator C₂, während der andere Zweig einen variablen Widerstand R₃, in Reihen-

schaltung mit zwei parallelen Ästen enthält, von denen der eine einen Widerstand R₁ und der andere eine Reihenschaltung eines Widerstandes A₁ mit einem Kondensator C₁ aufweist. An den Widerständen A₁ und R₃ kann man eine Spannung V₁₁ abgreifen, deren

Frequenz von dem variablen Widerstand R₃ 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 Bezugs-

potential, 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 Bezugspo-

tential £, verbunden sind. Einer der beiden parallelen Zweige besteht aus einem Kondensator C₂ 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 A₁, wobei beide Zweige mit einem variablen Widerstand R₃ in Reihe geschaltet sind. Der Verbindungspunkt wischen dem Widerstand A₁ und dem Kondensator C₁ ist mit einem Amplitudenbegrenzungsverstärker A₂ verbunden, der an

einer Speisespannung E und an einem Bezugspotential, in diesem Fall Nullspannung, liegt. Der Ausgang des Verstärkers A₁ ist zur Spannungssteuerung zum Stromgenerator A_x zurückgekoppelt. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers A₂ und der Nullspannung

tritt eine Spannung V₁₁ auf. Die Frequenz dieser Spannung ändert sich mit dem variablen Widerstand R₃, der im Blockschaltbild mittels einer Steuerspannung V₅ steuerbar ist, die sich auf die Bezugsspannung E₁ bezieht.

Fig. 3 zeigt einen detaillierten Schaltpian einer Weiterbildung des Oszillators gemäß Fig. 2. Der variable Widerstand R₃ besteht dabei aus einem Feldeffekttransistor T₅, der als spannungsabhängiger Widerstand geschaltet ist. Die Steuerung erfolgt mit der

Spannung V₁, die sich au: das feste Potential E bezieht, das dem Bezugspotential E₁ von Fig. 2 entspricht. Die Widerstände R₄, R₆, R₁ und R_s um den Feldeffekttransistor T₅ vergrößern den linearen Zusammenhang zwischen der Frequenz/, des Oszillators

und der Steuerspannung V₁ des Feldeffekttransistors T₅. Die Parameterunterschiede verschiedener Feldeffekttransistoren lassen sich mittels der Widerstände R₅ und R₉ kompensieren. Der spannungsabhängige Stromgenerator besteht hauptsächlich aus den Transistören T₁ und T₂. Die Transistoren T₃ und T₄ dienen als Verstärker und die antiparallelen Dioden D₁ und D₂ als Amplitudenbegrenzer. Die Dioden führen erst dann Strom, wenn die an einer Diode liegende Durch-

laßspannung den für diese Diode charakteristischen Schwellwert überschreitet, Wenn dies der Fall ist, tritt zwischen Kollektor und Basis von Transistor T₄ eine relativ große, negative Gegenkopplung auf, 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_n. Der Kondensator c am Emitter des Transistors T₂ kompensiert die Phasenverschiebung von Koppelkondensatoren und Transistoren. Der Kondensator C₁ zwischen den Dioden D₁ und D₂ und Nullspannung verhindert eine Selbsterregung hochfrequenter Schwingunger..

Wenn der Feldeffekttransistor T₅ durch Verringern eier Spannung V₅ 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 zur Basis des Transistors T₁ wird die Abschwächung des frequenzhestimrnenden Teils R₁, R₁, 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 R_s, A₉ und r_n werden dabei so eingestellt, daß der Gleichstrom durch die Dioden D, und D₂ mit dem Widerstand r_u gleich Null wird. Die Spannung V₅ der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors wird auf Null eingestellt und der Widerstand A₉ so einjustiert, daß der Oszillator der maximalen Frequenz unterliegt. Am Widerstand A₅ läßt sich die lineare Zuordnung zwischen der Frequenz f₀ des Oszillators und der Steuerspannung V₁ einstellen.

Die Fig. 4 und 5 zeigen die Abhängigkeit der Oszillatorfrequenz Jf₀ in kHz in Abhängigkeit von der Steuerspannung V₅ in Volt des Feldeffekttransistors.

Die Steuerspannung V₅ bezieht sich auf das Potential E in Fig. 3, in diesem Fall 12 Volt. Das gleiche Potential E dient hier auch als Speisespannung für die aktiven Einheiten des Oszillators. Die grafische Darstellung nach Fig. 4 wurde dabei mit der Schaltung

ίο nach Fig. 3 erzielt. Die Frequenz f₀ des Oszillators liegt etwa zwischen 500 kHz und 700 kHz, wenn die Steuerspannung V₅ um 12 Volt schwankt. Die grafische Darstellung nach Fig. 5 ergibt sich hingegen, wenn die Kondensatoren C₁ und C₂ gegenüber dem

vorherigen Beispiel etwa auf das Zehnfache vergrößert werden. Bei einer Veränderung der Steuerspannung V₅ um 10 Volt schwankt dann die Frequenz f_o 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 Steuerspannung V₅ läßt sich somit die Frequenz/_o des Oszillators in einem relativ großen Frequenzbereich verändern. Die grafischen Darstellungen gemäß den

F1 g. 4 und 5 zeigen ferner 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 C₁ und

C₂ im frequenzbestimmenden Teil des Oszillators besaßen in beiden Fällen den gleichen Wert. Prinzipiell können auch die Werte dieser Bauteile gemeinsam variiert werden, wenn man auch in der Regel gemäß obigen Beispielen verfahren wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Abstimmbarer Oszillator mi: einem Generator und einem daran angeschlossenen frequenzbestimmenden Kreis, welcher wenigstens einen in Serie mit dem Generator liegenden Kondensator aufweist, an dessen beiden Klemmen je ein Widerstand angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß der frequenzbestimmende Kreis zwei parallele Zv/eige aufweist, bei welchen der eine durch einen Kondensator (C₂) und der andere dadurch gebildet ist, daß die beiden mit je einer Klemme des Kondensators (C₁) im Serienzweig verbundenen Widerstände (A₁, A₂) mit den anderen Enden zusammenschaltet und gemeinsam mit einem variablen Widerstand (R₃ bzw. T₅) in Serie geschaltet sind.

2. Abstimn..barer Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der variable Widerstand ein mit zwei Hauptelektroden und einer Steuerelektrode versehener Feldeffekttransistor (T₅) ist, dessen zwischen den beiden Hauptelektroden vorhandener elektrischer Widerstand durch Verändern eines an der Steuerelektrode angelegten Potentials veränderbar ist.