DE2120680C3 - Abstimmbarer Oszillator - Google Patents

Description

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Die Erfindungl.jtrifft einen abstimmbaren Oszillator mit einem Generator und einem daran angeschlossenen frequenzbetimmenden Kreis, welcher wenigstens einen in Serie mit dem Ge¹ erator 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 sieh 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 5= der frcqucnzbestimmcnde 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 zusainmengeschaltet und gemeinsam mit einem variablen Widerstand in Serie geschaltet sind.

In vielen Fällen ist es erwünscht, die Frequenz des Oszillators mittels einer Stcucrspannung 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 Verandern eines an der Steuerelektrode angelegten Potentials veränderbar ist.

Zur ausführlichen Erläuterung wird auf die Zeichnung verwiesen. Darin zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung eines Os/illa-

p, gemäß der Erfindung, ,

Fin 2 ein Blockschaltbild eines Oszillators,

Fig! 3 den Schaltplan eines Oszillator gemüü

Fig. 2 und .

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

In Fig. " liefert ein Stromgenerator / Strom in Pfeilrichtung. Dieser Generator ist der Enei^ie 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 Ä,, in Reihens-haltung mit zwei parallelen Ästen enthält, von denen der eine einen Widerstand R₂ und der andere eine Reihenschaltung eines Widerstandes A₁ mit einem Kondensator C₁ aufweist. An den Widerstanden R₁ und R; kann man eine Spannung V₁₁ abgreifen, deren Frequenz von dem variablen Widerstand R, abhängt.

rii;. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Oszillator Ein in der .Spannung steuerbarer Stromgenerator /I₁ liegi an einer Speisespannung fund an einem festen Bezugspotential, in diesem Fall Nullspannung. Der Stromgenerator A, speist den frequen/bestimmenden Teil des Oszillators. Dieser Teil besteht aus /wji vom Stromgenerator abgehenden parallelen Zweigen, die in einem gemeinsamen Punkt mit einem festen Bez.ugspotential 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 R. und /um 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 /?, 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 .1. ist zur Spannungssteuerung zum Stromgenerator /I₁ zurückgekoppelt. Zwischen dem Ausgang des Verstärkers A₁ und der Nullspannung tritt eine Spannung V₁₁ auf. Die Frequenz dieser Spannung ändert sich mit dem variablen Widerstand fl,, der im Blockschaltbild mittels einer Stcuerspannung V_s steuerbar ist, die sich auf die Bezugsspannung E₁ bezieht.

Fig. 3 zeigt einen detaillierten Schaltplan einer Weiterbildung des Oszillators gemäß Fig. 2. Der variable Widerstand /?₃ besteht dabei aus einem Feldeffekttransistor T₅, der als spannungsabhängiger Widerstand geschaltet ist. Die Steuerung erfolgt mit der Spannung K₁, die sich auf das feste Potential E bezieht, das dem Bezugspotential E, von Fig. 2 entspricht. Die Widerstände R₄₁ R_b, R₁ und R_H um den Feldeffekttransistor 7", vergrößern den linearen Zusammenhang zwischen der Frequenz f_n des Oszillators und der Steuerspannung V₁ des Feldeffekttransistors Ty Die Paramelcruntersehicde verschiedener Feldeffekttransistoren lassen sich mittels der Widerstände A₅ und /?„ kompensieren. Der spannungsabhängigc Stromgenerator besteht haupisächlich aus den Transistoren T₁ und T₁. Die Transistoren 7*₃ und 7'₄ 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-

!abspannung den für diese Diode charakteristischen Schwellwert überschreitet. WeMn dies tier Rill ist, Irin /wischen Kollektor und Hasis von Transistor T₁ eine relativ große, negative Gegenkopplung auf, wodurch tlie Oszillatoramplitude begrenzt wird. Dieser nichllineare Verlauf hewirkt die Phasenverschiebung. Der Abgleich des an Gleichstrom liegenden Amplitudenbegrenzers erfolgt mit Hilfe des vaiiablen Widerstandes r,,. Der Kondensator c am Emitter des Transistors 7", kompensiert die Phasenverschiebung win Koppelkniidensatoreii und Transistoren. Der Kondensator c, /wischen den Dioden D₁ und D₁ und Nullspanniiiig verhindert eine Selbsterregung hochfreiiuenter Schwingungen.

WeniulerFeldeffekttransistor / durch Verringern der Spannung K₁ gesperrt wird, erhöht !,ich der Widerstand/wischen den Hauptelektrode·!! dieses Transistors, wodurch die Oszillatorfrequenz herabgesetzt wird. Durch die positive Rückkopplung vom Kollektor des Transistors T₄ zur Hasis des Transistors T, wird die Abschwächung des frequen/besiimmendcn lcils K,, R-, R , C₁ und C₁ kompensiert, so daß Selbsterregung \on Schwingungen einsetzt Infolge der Symmetrie des verwendeten FeldeffcktüansiMors ist eine Verlausclning der beiden Hauptelektrode!! ohne Einfluß. Die variablen Widerslande R.. R,, und r_u werden dabei so eingestellt, daß der Gleichstrom durch die Dioden D₁ und D, mit dem Widerstand r,, gleich Null wird. Die Spannung V der Steuerelektrode des Feldeffekttransistors wird auf Null eingestellt und der Widerstand /?,, so einjustierl. daß der Oszillator der maximalen Frequenz unterliegt. Am Widerstand R_i läßt sich die lineare Zuordnung zwischen der Frequenz/, des Oszillators und der Steuerspannung V, einstellen.

Die Fig. 4 und S zeigen die Abhängigkeit der Oszillaiorlrequenz /, in kHz in Abhängigkeit von der Steuerspannung V₁ in Volt des Feldeffekttransistors.

Die Steuerspannung K bezieht sich auf das Potential E in Fig. .1, in diesem Fall 12 Volt. Das gleiche Potential f dient hier auch als Speisespannung für die aktiven Einheiten des Oszillators. Die grafische Darstellung nach Fig. 4 wurde dabei mit der Schaltung

nach Fig 3 uzich. Die Frequenz /, des Oszillators liegt etwa zwischen -Sl)O kHz und 7(11) kHz, wenn die Steuerspannung V^ um 12 Volt schwankt. Die grafische Darstellung nach Fig. 5 ergibt sich hingegen, wenn die Kondensatoren C₁ und C₁ gegenüber dem

■5 vorherigen Beispiel etwa auf das Zehnfache vergrößert werden. Bei einer Veränderung der Steuerspaniiiing K₁ um 1(1 Volt schwankt dann die Frequenz /, des Oszillators zwischen 70 kHz und 95 kHz.
Der Frequenzhereich des Oszillators wird meist mit

den Kondensatoren C₁ und (.', des frequenzhestimmcnden "Teiles des Oszillators v- -ändert. Mittels der Stenerspaiinung l·' liißt sich somit die Frequenz f_u des Oszillator in einem relativ großen Frequenzbereich verändern. Die grafischen Darstellungen g'.-mäß den

{ ig. 4 und 5 zeigen ferner einen relativ linearen Zusaiiirr.enhang zwischen der Frequenz des Oszillators und der Steuerspannung. Lediglich im Bereich tieferer Frequenzen fallen die Kurven etwas ab. Die Widerstünde R₁ und /?, sowie die Kondensatoren C₁ und

C₁ 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.

I liei/u I Blatt Zeielinunnoii

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Ahstimmharer Oszillator mit 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 gckenn-/e i c h net, daß der frequenzbestimmende Kreis >° zwei parallele Zweige aufweist, bei welchen der eine durch einen Kondensator (C,) und der andere dadurch gebildet ist, daß die beiden mit je einer Klemme des Kondensators (C₁) im Scrienzweig verbundenen Widerstände (A₁, A₁) mit den ande- ¹S ren Enden zusammenschaltet und gemeinsam mit einem variablen Widerstand (R_} bzw. 7"_s) in Serie geschaltet sind.

2. Abstimmbarer Oszillator nach Anspruch I. dadurch gekennzeichnet, daß der variable Wider- *° stand ein mi; zwei Hauptelektroden und einer Steuerelektrode versehener Feldeffekttransistor (7\) ist, dessen /wischen den beiden Hauptelektroden vorhandener elektrischer Widerstand durch Verändern eines an der Steuerelektrode angelegten Potentials veränderbar ist.