DE2321889A1 - Rueckgekoppelter oszillator hoher amplitudenkonstanz - Google Patents

Rueckgekoppelter oszillator hoher amplitudenkonstanz

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    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03LAUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L5/00Automatic control of voltage, current, or power

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

  • Rückgekoppelter Oszillator hoher Amplitudenkonstanz Die Erfindung bezieht sich auf einen rückgekoppelten Oszillator hoher Ämplitudenkonstanz, der bei geringem Schaltungsaufwand eine temperaturunabhängige, beispielsweise für Eichzwecke geeignete Ausgangsspannung abgeben soll.
  • Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß eine die rückgekoppelte Spannung einseitig begrenzende, erste Gleichrichterdiode mit einer Sperrspannung vorbestimmter Größe beaufschlagt ist, die von der Zenerspannung einer in einem bestimmten Arbeitspunkt betriebenen, vorzugsweise temperaturkompensierten Zenerdiode über einen Spannungsteiler abgeleitet wird, und daß der eingangsseitige voller visiderstand dieses Spannungsteilers Mus einer in Durchlaßrichtung gepolten zweiten Gleichrichterdiode besteht, die hinsichtlich ihrer Durchlaßkennlinie und ihres Temperaturverhaltens mit der ersten möglichst weitgehend übereinstimmt.
  • Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß infolge der weitgehenden Kompensation des emperaturverhaltens der ersten Gleichrichterdiode mit einem geringen Aufwand an Bauelementen innerhalb eines weiten Temperaturbereiches eine hohe Amplitudenkonstanz der Ausgangsspannung erreicht wird, die bei Verwendung einer temperaturkompensierten Zenerdiode Werte erreicht, welche sonst nur mit einem aufwendigen Regelkreis einschließlich eines Regelverstärkers eingehalten werden könnten. Bei einer Ausbildung als Transistor-Oszillator bewirkt eine Anschaltung des erforderlichen'Basisspannungsteilers an die Zenerspannung zusätzlich eine gute Stabilisierung der Ausgangsamplitude gegenüber Betriebsspannungsschwankungen.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung dargestellten, bevorzugten Ausführungsbeispiels näher erläutert.
  • Hierbei wird von einer herkömmlichen, rückgekoppelten Oszillatorschaltung ausgegangen, die einen npn-Transistor 1 als aktives Schaltelement enthält. Sein Kollektor ist über einen auf die Oszillaborfrequenz abgestimmten Parallelresonanzkreis, bestehend aus der Induktivität 2 und der Kapazität 3, an die Betriebsspannung +UB geschaltet, während der Emitter über einen gegenkoppelnden Emitterwiderstand 4 und eine Induktivität 5 mit dem Bezugspotential M der Schaltung verbunden ist. Die Basis von 1 ist an den Abgriff eines ohmschen Spannungsteilers 6, 7 geführt, dessen einer Teilerwiderstand 7 durch eine Kapazität 8 wechselstrommäßig überbrückt ist. Eine induktive Rückkopplung des Kollektorkreises auf den Emitterkreis über die auf einen gemeinsamen Kern 9 gewickelten Induktivitäten 5 und 2 bewirkt die Selbsterregung der Oszillatorschaltung bei der Resonanzfrequenz des Kreises*2, 3. Der Oszillatorausgang 10 ist in dem dargestellten Schaltbeispiel an den Verbindungspunkt des Emitterwiderstandes 4 und der Induktivität 5 geführt, könnte aber auch an anderer Stelle der Schaltung liegen, z.B. an einem Abgriff der Induktivität 2 oder 11.
  • Zur Begrenzung der von 2 nach 5 rückgekoppelten Spannung ist der Kern 9 mit einer weiteren Wicklung 11 versehen, die mit der Serienschaltung einer ersten Gleichrichterdiode 12 und eines ohmschen Widerstandes 13 geschaltet ist. Der Verbindungspunkt von 12 und 13 ist über eine zweite Gleichrichterdiode 14 an den Verbindungspunkt einer weiteren Serienschaltung geführt, die aus dem ohmschen Widerstand 15 und der Zenerdiode 16 besteht und an der Betriebsspannung +UB liegt. Schließlich ist der Teilerwiderstand 6 des Basistellers 6, 7 ebenfalls an den Verbindungspunkt von 15 und 16 gelegt.
  • Die Amplitudenstabiliserung der Ausgangsspannung Ua ist eine Folge der Begrenzung, die die von 2 nach 5 rückgekoppelte Spannung im Rückkopplungskreis 2, 5, 9, 11, 12, 13, 14 und 16 erfährt. Diese Begrenzung ist abhängig von der Spannung Us, die am Verbindungspunkt von 12 und 13 auftritt und die Gleichrichterdiode 12 sperrt. Übersteigt der Momentanwert der rückgekoppelten Spannung innerhalb der in Durchlaßrichtung von 12 verlaufenden Halbvzellen den Wert von U5 um ein der Durchlaßspannung von 12 entsprechendes Maß, so wird der Schaltkreis 11, 12, 13, 14 und 16 jeweils relativ niederohmig und begrenzt dabei die in Durchlaßrichtung von 12 verlaufenden Halbwellen.
  • Diese Begrenzung reicht aus, um die Amplitude der Ausgangsspannung Ua auf einen bestimmten, von U5 abhängigen Wert nachzuregeln.
  • Die Sperrspannung U5 wird über einen Spannungsteiler 13, 14 von der Zenerspannung Uz abgeleitet, die durch die Zenerdiode 16 bestimmt ist. Der eingangsseitige Teilerwiderstand dieses Spannungsteilers wird dabei durch die zweite Gleichrichterdiode 14 gebildet, die bezüglich Uz in Durchlaßrichtung gepolt ist. Werden nun die Gleichrichterdioden 12 und 14 so ausgesucht, daß sie hinsichtlich der Durchlaßkennlinie und des Temperaturverhaltens möglichst weitgehend übereinstimmen, was z.3. bei Hot-Carrier-Dioden leicht erreichbar ist, so wird der Einfluß des Temperaturkoeffizienten der Gleichrichterdiode 12 auf die Schaltung durch eine entsprechende Änderung der Sperrspannung US kompensiert. Um jedoch diese Kompensationswirkung durch das Temperaturverhalten der Zenerdiode 16 nicht zu stören, ist es zweckmäßig, auch diese temperaturkompensiert zu betreiben. Da die Temperaturkompensation einer Zenerdiode im allgemeinen nur für einen bestimmten Arbeitspunkt garantiert wird, ist es weiterhin vorteilhaft, diesen Arbeitspunkt durch eine entsprechende Dimensionierung des ohmschen Widerstandes 15 möglichst genau einzustellen4 Der Oszillator nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, die Ausgangs spannung Ua bezüglich ihrer Amplitude in einfacher Weise gegenüber Betriebsspannungsschwankungen zu stabilisieren. Zu diesem Zweck wird der Basisspannungsteiler 6, 7 nicht wie üblich an die Betriebsspannung +U3, sondern an die Zenerspannung Uz geschaltet, wie in der Zeichnung dargestellt ist. In diesem Fall beeinflussen Betriebsspannungsschwankungen den Arbeitsstrom und die Steilheit des Transistors 1 nur unwesentlich.
  • Bei einem ausgeführten Schaltbeispiel eines Oszillators nach der Erfindung ergaben sich folgende Werte, die jedoch nur die Stabilisierungswirkung erläutern sollen und nicht etwa als maximal erreichbare Grenzwerte zu verstehen sind: Die Oszillatorfrequenz betrug dabei 100 kHz, während die temperaturkompensierte Zenerdiode 16 in einem Arbeitspunkt von 7,5 mA Zenerstrom betrieben wurde. Innerhalb eines Temperaturbereiches von -20° bis +600C ergaben sich Änderungen der Ausgangsspannung Ua von +3,5e10 3, was einem Temperaturkoeffizienten der Ausgangsspannung Ua von +2,2.10-5 pro Grad C entspricht. Bei einer Änderung der Betriebsspannung UB = +16 V um + 10 ergab sich weiterhin eine Xnderung der Ausgangsspannung um von +3.10.
  • a Die mit der Oszillatorschaltung nach der Erfindung erreichbare, hohe Amplitudenkonstanz und der geringe schaltungstechnische Aufwand ermöglichen mit besonderem Vorteil eine Anwendung als fest eingebaute Eichspannungsquelle in Geräten der elektrischen Meß- und Nachrichtentechnik.
  • 4 Patentansprüche 1 Figur

Claims (4)

  1. Patentansprüche ,,) 11 Rückgekoppelter Oszillator hoher Amplitudenkonstanz, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß eine die rückgekoppelte Spannung einseitig begrenzende, erste Gleichrichterdiode (12) mit einer Sperrspannung (U8) vorbestimmter Größe beaufschlagt ist, die von der Zenerspannung (Uz) einer in einem bestimmten Arbeitspunkt betriebenen, vorzugsweise temperaturkompensierten Zenerdiode (16) über einen Spannungsteiler (14, 13) abgeleitet wird und daß der eingangsseitige Teilerwiderstand dieses Spannungsteilers (14, 13) aus einer zweiten Gleichrichterdiode (14) besteht, die hinsichtlich ihrer Durchlaßkennlinie und ihres Temperaturverhaltens mit der ersten (12) möglichst weitgehend übereinstimmt.
  2. 2. Oszillator nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Zenerdiode (16) über einen ihren Arbeitspunkt bestimmenden ohmschen Serienwiderstand (15) an die Betriebsspannung (+um) geschaltet ist.
  3. 3. Oszillator nach Anspruch 1. oder 2, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß der bei Ausbildung als Transistorschaltung erforderliche Basisspannungsteiler (6, 7) an die Zenerspannung (Uz) geschaltet ist.
  4. 4. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß ein npn-Uransistor (1) mit einem ausgangsseitigen Emitterkreis (4, 5) vorgesehen ist, der über einen die erste Gleichrichterdiode (12) enthaltenden Rückkopplungskreis (5, 9, 11, 12, 13, 14 und 16) an einen auf die ozzillatorfrequenz abgestimmten, kollektorseitigen Parallelresonanzkreis (2, 3) induktiv angekoppelt ist.
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