DE2310722B2 - In der Frequenz modulierbare Oszillatorschaltung mit einem Schwingkristall und mit einem Transistor - Google Patents

Description

Es sind bereits Oszillatorschaltungen mit Schwingkristallen bekannt, die sich in der Frequenz modulieren lassen. Man benutzt dabei die Eigenschaft, daß sich die Frequenz einer mit einem Schwingkristall stabilisierten Oszillatorschaltung durch eine veränderbare Kapazität in Serie zum Schwingkristall in gewissen Grenzen »ziehen« läßt. Als veränderbare Kapazität wird eine Reaktanzdiode verwendet, deren Kapazitätswert durch die Modulationsfrequenz gesteuert wird.

Eine Schaltungsanordnung zur Frequenzmodulation einer mit einem Schwingkristall frequenzstabilisierten Transistoroszillatorschaltung ist in Abb. 2 auf Seite 233 von »UKW-Berichte« 1970 gezeigt. Bei dieser Schaltung ist ein aus Schwingkristall, einer Induktivität und einem Kondensator gebildeter auf die Serienresonanzfrequenz des Schwingkristalls abgestimmter Serienresonanzkreis vorgesehen, der /wischen dem Emitter des Transistors und einer Anzapfung eines im Basiskreis angeordneten in kapazitiver Dreipunktschaltung ausgeführten Schwingkreises eingefügt ist. Die Basis des Transistors liegt in einer festen Vorspannung. Es ist dazu ausgeführt, daß Frequenzmodulation mit dieser Schaltung durchgeführt werden kann, wenn anstelle des Kondensators im Serienresonanzkreis eine Reaktanzdiode eingefügt wird. Diese Schaltung ist dazu vorgesehen, in einer Amatcurfunkeinrichtung ein Vielfaches der Grundfrequenz des Schwingkristalls zu erzeugen, wozu der im Kollektorkreis des Transistors angeordnete Schwingkreis auf dieses Vielfache abgestimmt ist. Dabei wird offenbar davon ausgegangen, daß Schwingkristall·: in der niedrigeren in dieser Schaltung benutzten F'requenzlagc besonders preisgünstig zu erhalten sind.

In der DE-AS 1 948 582 ist eine Schaltung mit einem einstufigen Oszillator beschrieben, bei der ein Transistor über ein dreipoliges Rückkopplungsnetzwerk positiv rückgekoppelt ist. Dabei ist die Anzapfung der Spule des am Kollektor angeschlossenen Schwingkreises mit dem Wechselstromnullpotential verbunden, und zwischen diesem und dem Emitter des Transistors ist außerdem eine Serienschaltung aus einem Ziehkondensator und einem Quarz angeordnet, welche Serienresonanzverhalten aufweist. Dabei kann die Ziehkapazität ganz oder teilweise auch durch eine Reaktanzdiode gebildet sein.

In einer anderen bekannten Schaltungsanordnung (DE-PS 1249953) zur Frequenzmodulation einer Oszillatorschaltung mit Schwingkristall ist dieser an die Stelle der Spule des frequenzbestimmenden Kreises in einer kapazitiven Dreipunktoszillatorschaltung gesetzt, wobei eine Parallelschaltung aus einer Reaktanzdiode und einer Spule in Reihe mit einem oder an Stelle eines der Kondensatoren des kapazitiven Spannungsteilers gescheitet ist. Der Blindwiderstand der Spule ist dem Betrag nach annähernd gleich dem der Reaktanzdiode bei der Arbeitsfrequenz, jedoch höchstens so groß, daß bei einer Aussteuerung der Reaktanzdiode der resultierende Blindwiderstand der Parallelschaltung stets kapazitiv bleibt. Die letztere Bedingung bedeutet, daß der Schwingkristall stets so betrieben werden muß, daß er induktiv wirkt. Der Variationrbereich der Frequenzmodulation ist dadurch bereits erheblich eingeschränkt und die Frequenzstabilität der Schaltung vermindert. Im übrigen kann nur ein bestimmter Teil der Diodenkennlinie ausgenutzt werden, wodurch der an sich mögliche Hub weiter eingeengt wird.

Die US-PS 3311 848 zeigt einen Transistoroszillator mit einem Schwingkristall, wobei der aus einem veränderbaren Kondensator und einer Spule bestehende Ausgangs-Parallelschwingkreis auf einer Vielfachen der Grundfrequenz des Schwingkristalls schwingen soll, und ein mit Hilfe des an der Parallelschwingkreisspule angeschlossenen Schwingkristall gebildetes, mit einem Trennkondensator mit dem Emitterwiderstand verbundenes π-Filter die Giundfrequenz besonders gut unterdrücken soll.

Die Basis des Transistors liegt an einer mittels eines Spannungsteilers erzeugten Vorspannung, wobei ein Kondensator zur Phasenkorrektur zwischen Basis und Erde eingefügt ist. Es ist in dieser US-PS 3 311 848 ausgeführt, daß in vorher benutzten Schaltungen zur Kompensation der Kapazität der Halterung des Schwingkristalls diesem eine Spule parallel geschaltet war.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine in der Frequenz modulierbare Oszillatorschaltung mit hoher Frequcnzstabilitäl anzugeben, mit der ein möglichst hoher, weitgehend linear von der steuernden Spannung abhängiger Frequenzhub erzielbar ist, so daß der Klirrfaktor der Ausgangsspannung gering ist.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einer in der Frequenz modulierbaren Oszillatorschaltung mit einem Schwingkristall und mit einem Transistor, in dessen Kollektorleitung ein abgestimmter Schwingkreis angeordnet ist und dessen Basis an einer festen Vorspannung liegt, bei der die Frequenzmodulation mittels einer Reaktanzdiode erfolgt und Schwingkristall, Reaktanzdiode und eine Induktivität einen auf die Serienresonanz des Schwingkristalls abgestimmten Serienresonanzkreis bilden, dadurch gelöst, daß der Schwingkreis in der Kollektorleitung auf die Serienresonanz des Schwingkristalls abgestimmt und in kapa-

zitiver Dreipunktschaltung ausgeführt wird, daß der den Schwingkristall enthaltende Serienresonanzkreis zwischen dem Abgriff des ersten Schwingkreises angeschlossen und über den Schwingkristall und einen Trennkondensator an den Emitterwiderstand geführt ist, daß die Basis des Transistors über einen weiteren zur Phasenkorrektur dienenden Kondensator an Masse liegt und daß parallel zum Schwingkristall eine weitere Induktivität angeordnet ist.

Die Figur zeigt die Schaltung der neuen Anordnung.

Es bedeutet T den Transistor, /?3 dessen Emitterwiderstand. Die Basisvorspannung wird aus dem Spannungsteiler mit den Widerständen Rl und Rl gewonnen. Im Kollektorkreis des Transistors liegt der Schwingkreis mit der Induktivität Ll und der dieser parallelgeschalteten Serienschaltung aus den Kondensator Cl und Cl in einer Art Dreipunktschaltung nach Colpitts. Durch die Wahl des Verhältnisses der Kapazitäten Cl und Cl ist der Rückkopplungsgrad bestimmt.

Durch die abstimmbare Induktivität Ll wird der Kreis auf die Serienresonanz des Schwingkristalls eingestellt. Die Rückkopplungsspannung wird an dem Verbindungspunkt zwischen den Kondensatoren Cl und Cl abgenommen und über die Induktivität Ll, die Reaktanzdiode D, den Schwingkristall Q und den Kondensator C4 dem Emitter des Transistors Γ zugeführt. Es ist die Induktivität Ll so bemessen hzw. abgleichbar, daß sie mit dem Kapazitätsruhew crt der Reaktanzdiode ebenfalls auf die Serienresonanzfrequenz des Schwingkristalls abgestimmt ist. Die Widerstände R4, RS, R6 dienen der Zuführung der Diodenvorspannung aus der Hilfsspannungsquelle Uh, sowie in bekannter Weise gleichzeitig zur Entkopplung der Schwingschaltung von der Vorspannung bzw. vonderModulationsuuelle, Jie über den Kondensator CS, z. B. als Niederfrequenz NF, zugeführt wird.

Durch die Abstimmung der Induktivität Ll auf die Ruhekapazität der Reaktanzdiode einerseits und die Abstimmung des Dreipunktkreises Ll, Cl, C2 andererseits auf die Serienresonanz des Schwingkristalls schwingt dieser ohne Modulation auf seiner Serienresonanzfrequenz, die dann durch die Modulation symmetrisch nach höheren bzw. niedrigeren Werten geändert wird.

Der zwischen der Basis und dem Masseanschluß vorgesehene Kondensator C3 dient zur Phasenkorrektur und damit zur Stabilisierung der Schaltung, da bei geringer Verstimmung der Induktivität Ll die Schwingungen abreißen können.

Die dem Schwingkristall Q parallelgeschaltete Induktivität L3 kompensiert in gewissen Grenzen die Kennlinienkrümmung der Reaktanzdiode und verbessert so die Symmetrie des Modulationshubs.

Die erfindungsgemäße Anordnung weist die folgenden Vorteile auf:

1) Der Quarz wird nach höheren und tieferen Frequenzen symmetrisch um seine Serienresonanzfrequenz gezogen, wodurch sehr stabile Schwingeigenschaften der Schaltung erzielt werden.

2) Es wird in einer Stufe ein ausreichender Hub erzeugt, wie er beispielsweise für Funksprechanlagen mit 25-kHz-Raster gefordert wird.

3) Die Modulation folgt proportional der steuernden Spannung; in einer ausgeführten Schaltung wurde beispielsweise bei 15 MHz Arbeitsfrequenz ein Hub von 5 kHz bei nur 1 "c Klirrfaktor für eine Modulation von 1 kHz erreicht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Ir, der Frequenz niodulierbare Oszillatorschaltung mit einem Schwingkristall und mit einem Transistor, in dessen Kollektorleitung ein abgestimmter Schwingkreis angeordnet ist und dessen Basis an einer festen Vorspannung liegt, bei der die Frequenzmodulation mittels einer Reaktanzdiode erfolgt und Schwingkristall, Reaktanzdiode und eine Induktivität einen auf die Serienresonanz des Schwingkristalls abgestimmten Serienresonanzkreis bilden, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingkreis (Ll, Cl, Cl) in der Kollektorleitung auf die Serienresonanz des Schwingkristalls (Q) abgestimmt und in kapazitiver Dreipunktschaltung ausgeführt ist, daß der den Schwingkristall enthaltende Serienresonanzkreis zwischen dem Abgriff des ersten Schwingkreises angeschlossen und über den Schwingkristall (Q) und einen Trennkondensator (C4) an den Emitterwiderstand geführt ist, daß die Basis des Transistors über einen weiteren zur Phasenkorrektur dienenden Kondensator (C3) an Masse liegt und daß parallel zum Schwingkristall eine weitere Induktivität (L3) angeordnet ist.