DE2161960C3 - Quarzoszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung mit einem Verstärker und einem Quarz, von dem nur ein Anschluß mit einem Anschluß des Verstärkers und der andere Anschluß mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden ist.

Derartige Oszillatorschaltutigen sind z. B in der Zeitschrift »Elektronik« 1957, Nr. 5, S. 124 bis 126, angegeben. Die Ausgangsspannung der Oszillatoren wird dabei, soweit angegeben, allgemein an einer der beiden Hauptelektroden des verstärkenden Elementes in dem Oszillator abgenommen, damit eine genügende Ausgangsleistung zur Verfügung steht Da ein verstärkendes Element jedoch immer außer der verstärkten Signalspannung auch eine Rauschspannung erzeugt, ist die an einer Hauptelektrode abgenommene Signalspannung stets mit einer Rauschglocke versehen. Ein derartiges Signal ist jedoch in manchen Fällen nicht brauchbar.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Oszillatorschaltung mit einem Quarz anzugeben, die eine möglichst rauschfreie Ausgangsspannung erzeugt

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einer Schaltung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß in die Verbindung des anderen Anschlusses des Quarzes mit dem Nullpunkt ein Blindwiderstand eingefügt ist und daß die an diesem Blindwiderstand ausschließlich durch den den Quarz durchfließenden Strom erzeugte Spannung die Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung ist

Es wird also eine Oszillatorschaltung verwendet, bei der der eine Anschluß des Quarzes für das Prinzip der Schaltung direkt mit dem Nullpunkt verbunden sein kann, wie beispielsweise bei den in Bild 8,13 und 15 der eingangs genannten Literaturstelle angegebenen Schaltungen, und diese Verbindung wird aufgetrennt und ein Blindwiderstand eingefügt, an dem die Ausgangsspannung des Oszillators erzeugt wird.

Grundsätzlich sind Oszillatorschaltungen bekannt, bei denen zwischen dem anderen Anschluß des Quarzes und dem Nullpunkt der Schaltung ein Blindwiderstand vorgesehen ist So ist in der eingangs genannten Druckschrift in Bild 16 eine Oszillatorschaltung dargestellt, bei der der eine Anschluß des Quarzes mit dem Gitter einer Röhre und der andere Anschluß über eine Reihenschaltung einer Spule und eines Kondensators mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden ist. Durch die Kopplung der anderen Wicklung der Spule ist der andere Anschluß des Quarzes aber außerdem mit der Anode der Röhre verbunden, so daß die dort

ίο erzeugten Rauschsignale auch auf den anderen Anschluß des Quarzes übertragen werden. Ferner ist in Bild 14 der eingangs genannten Druckschrift eine Oszillatorschaltung angegeben, bei der der andere Anschluß des Quarzes über einen Kondensator mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden ist und die an diesem Kondensator erzeugte Spannung als Ausgangsspannung des Oszillators verwendet wird. Da dieser Punkt jedoch außerdem noch mit einem Wirkwiderstand verbunden ist, der auch grundsätzlich nicht weggelassen werden kann, überlagert sich die von diesem Wirkwiderstand erzeugte Rauschspannung dem Ausgangssignal, so daß dieses ebenfalls nicht rauschfrei ist Bei der erfindungsgemäßen Schaltung ist dagegen der durch den Quarz fließende Strom wegen der extrem hohen Güte des Quarzes zwangsläufig rauscharm und sinusförmig. Folglich fällt an dem mit dem Quarz in Reihe geschalteten Blindwiderstand, der z. B. aus einem verlustarmen Kondensator bestehen kann, nahezu keine Rauschspannung ab. Der Kondensator selbst kann praktisch keine zusätzliche Rauschspannung erzeugen.

Die an dem Blindwiderstand erzeugte Ausgangsspannung kann durch einen weiteren Quarz zusätzlich gefiltert werden. Dazu ist der Quarz ein Doppelquarz vom Dickenscherschwingertyp, bei dem je eine Elektrode der beiden Elektrodenpaare zu einem gemeinsamen Anschluß zusammengefaßt sind und der andere freie Elektrodenanschluß mit der Ausgangsklemme des Oszillators verbunden ist. Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser Oszillatorschaltung ist das verstärkende Element ein Feldeffekt-Transistor T, dessen eine Hauptelektrode direkt mit der Betriebsspannung Ub und dessen andere Hauptelektrode über einen Widerstand R\ mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden ist. Außerdem ist diese andere Hauptelektrode über einen Kondensator C₂ mit dem Nullpunkt der Schaltung und über einen weiteren Kondensator Q mit der Gate-Elektrode verbunden. Die Gate-Elektrode ist weiterhin zur Einstellung eines

so stabilen Arbeitspunktes des Transistors T über einen Widerstand Ri mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden. Schließlich ist die Gate-Elektrode auch mit dem Quarz Q verbunden, und zwar über einen einstellbaren Kondensator Cj, um die erzeugte Fre quenz in einem kleinen Bereich einstellbar zu machen.

Die andere Elektrode des Quarzes Q ist über einen Blindwiderstand, nämlich den Kondensator G, mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden. Dabei wirkt nur die linke Seite des Quarzes mit dem mit dem Kondensator d verbundenen Anschluß als frequenzbestimmendes Element des Oszillators.

Die Ausgangsspannung des Oszillators kann nun am Kondensator G abgenommen werden. Da der durch den Quarz Q fließende Strom durch die extrem hohe Güte des Quarzes sinusförmig und sehr rauscharm ist, ist es die an diesem Kondensator abfallende Spannung ebenfalls.

Für hohe Ansprüche kann diese Ausgangsspannung

aber noch weiter gefiltert werden. Dies kann durch einen weiteren Quarz geschehen. Da es aber schwierig ist, Quarze mit genau gleichen Resonanzfrequenzen, und noch schwieriger, solche mit genau gleichem Verlauf des Temperaturkoeffizienten herzustellen, ist es zweckmäßig, die beiden Quarze, nämlich den frequenzbestimmenden und den zur Filterung der Ausgangsspannung vorgesehenen, auf einer Quarzscheibe anzuordnen. Durch den dadurch zwangsläufig gleichen Schnitt der beiden Quarze ergeben sich auch gleiche Temperatukoeffizienten.

Bei Quarzen vom Dickenscherschwingertyp ist es bekannt (DE-OS 14 41 633, DE-OS 19 20 078), daß diese sich beim Aufbau als Doppelquarz mit zwei nebeneinanderliegenden Elektrodenpaaren wie ein Bandfilter verhalten, dessen Kopplung im wesentlichen von dem relativen Abstand der beiden Elektrodenpaare voneinander abhängt. Ein solcher Aufbau ist bei dem in der Figur gezeigten Doppelquarz Q als Beispiel angenommen, wobei je eine Elektrode der beiden Elektrodenpaare als Anschluß Q\ miteinander und mit dem Kondensator Ci verbunden ist Die eine freieElektrode bildet dann den Anschluß des frequenzbestimmenden Elementes des Oszillators, während die andere freie Elektrode Qi die extrem rauschfreie Ausgangsspannung liefert Bei entsprechender Kopplung innerhalb des Doppelquarzes kann der Blindwiderstand Q auch ganz entfallen, und die miteinander verbundenen Elektroden des Doppelquarzes können direkt an Masse geschaltet sein, da die Kopplung die Wirkung des Blindwiderstandes ersetzt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Oszillatorschaltung mit einem Verstärker und einem Quarz, von dem nur ein Anschluß mit einem Anschluß des Verstärkers und der andere Anschluß mit dem Nullpunkt der Schaltung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß in die Verbindung des anderen Anschlusses des Quarzes (Q) mit dem Nullpunkt ein Blindwiderstand (G) eingefügt ist und daß die an diesem Blindwiderstand ausschließlich durch den den Quarz durchfließenden Strom erzeugte Spannung die Ausgangsspannung der Oszillatorschaltung ist

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Blindwiderstand (G) ein veränderbarer Kondensator ist

3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Quarz (Q) ein Doppelquarz vom Dickenscherschwingertyp ist, bei dem je eine Elektrode der beiden Elektrodenpaare zu einem gemeinsamen Anschluß (Q\) zusammengefaßt sind und der andere freie Elektrodenanschluß (Q2) mit der Ausgangsklemme (Ua) des Oszillators verbunden ist