DE2321889C3

DE2321889C3 - Rückgekoppelter Oszillator hoher Amplitudenkonstanz

Info

Publication number: DE2321889C3
Application number: DE19732321889
Authority: DE
Inventors: Konrad Dipl.-Ing. 8012 Ottobrunn Rauchenecker
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-04-30
Filing date: 1973-04-30
Publication date: 1979-09-06
Also published as: DE2321889B2; DE2321889A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen rückgekoppelten Oszillator hoher Amplitudenkonstanz mit einer in der Rückkopplungsschleife angeordneten, die rückgekoppelte Spannung begrenzenden Gleichrichterdiode und einer Zenerdiode, von der die Sperrspannung für die v, Gleichrichterdiode abgeleitet wird und die über einen ihren Arbeitspunkt bestimmenden ohmschen Serienwiderstand an die Betriebsspannung geschaltet ist.

Ein rückgekoppelter Oszillator dieser Art ist aus der DE-ASIl 60 510 bekannt. w

Aus der DE-AS 12 63 923 ist ein rückgekoppelter Oszillator bekannt, bei dem im RUckkopplungszweig die Reihenschaltung einer Gleichrichterdiode eines ohmschen Widerstandes und einer Zenerdiode angeordnet ist. Wenn der Temperaturgang der Durchlaßspannung der Zenerdiode nicht stört oder ausgenutzt werden soll, kann bei diesem Oszillator die Gleichrichterdiode im Rückkopplungszweig weggelassen werden.

Aus der DE-OS 15 41391 ist es bekannt, in der Rückkopplungsschleife eines Oszillators außer einer die t>o rückgekoppelte Spannung begrenzenden ersten Diode noch eine zweite Diode vorzusehen. Darüber hinaus ist im RUckkopplungszweig auch eine Zenerdiode vorhanden, die in Serie mit einer weiteren Diode geschaltet ist.

Der Erfindung, welche sich auf einen rilckgekoppel- 6^r> ten Oszillator der eingangs genannten Art bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, mit geringem Schaltungsaufwand eine temperaturunabhängige Ausgangsspannung zu erzeugen, wie sie beispielsweise für Eichzwecke benötigt wird.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die Zenerdiode temperaturkompensiert ist und die Sperrspannung für die Gleichrichterdiode an einem Spannungsteiler abgegriffen wird, dessen einer an die Zenerspannung angeschlossener Teilerwiderstand aus einer weiteren Gleichrichterdiode besteht, die hinsichtlich ihrer Durchlaßkennlinie und ihres Temperaturverhaltens mit der erstgenannten Gleichrichterdiode möglichst weitgehend übereinstimmt, und dessen zweiter Teilerwiderstand durch einen ohmschen Widerstand gebildet wird.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen wiedergegeben.

Der mit der Erfindung erzielbare Vorteil besteht insbesondere darin, daß infolge der weitgehenden Kompensation des Temperaturverhaltens der begrenzenden 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, weiche ionst nur mit einem aufwendigen Regelkreis einschließlich eines Regelversfärkers 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 Oszillatorfrequenz abgestimmten Parallelresonanirkreis, -jpstehend aus der Induktivität 2 und der Kapazität 3, an die Betriebsspannung + Up 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. De·· 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 beschaltet 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 Basisteilers 6,7 ebenfalls an den Verbindungspunkt von 15 und 16 gelegt.

Die Amplitudenstabilisierung der Ausgangsspannung

U₃ 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 U* die am Verbindungspunkt von 12 und 13 auftritt und die Gleichrichterdiode 12 sperrt Obersteigt der Momentanwert der rückgekoppelten Spannung innerhalb der in Durchlaßrichtung von 12 verlaufenden Halbwellen den Wert von U₁ 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 U₁ auf einen bestimmten, von U₅ abhängigen Wert nachzuregeln.

Die Sperrspannung U₁ wird über einen Spannungsteiler 13, 14 von der Zenerspannung U₁ abgeleitet, die durch die Zenerdiode 16 bestimmt ist Der bezüglich der Zenerspannung U_z eingangsseitige Teilerwiderstand dieses Spannungsteilers wird dabei durch die zweite Gleichrichterdiode 14 gebildet die bezüglich U₁ 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. B. bei allgemein bekannten 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 auch diese temperaturkompensiert zu betreiben. Da die Temperaturkompensation einer Zenerdiode im allgemeinen nur für einen bestimmten Arbeitspunkt garantiert ist, wird dieser Arbeitspunkt durch eine entsprechende Dimensionierung des ohmschen Widerstandes 15 möglichst genau eingestellt.

Der Oszillator nach der Erfindung bietet die Möglichkeit, die Ausgangsspannung U, bezüglich ihrer Amplitude in einfacher Weise gegenüber Betriebsspannungsschwankungen zu stabilisieren. Zu diesem Zweck wird der Basisspannungsteiler 6, 7 nicht, wie üblich, an die Betriebsspannung + Ub, sondern an die Zenerspannung U_z 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 errichbare Grenzwerte zu verstehen sind: Die Oszillatorfrequenz betrug dabei 100 kHz, während die temperaturkompensierte Zenerdiode 16 in einem Arbeitspr \:tt von 7,5 mA Zcncrstrorn betrieben wurde. Innerhalb sines Temperaturbereiches von -20° bis +60⁰C ergaben sich

Änderungen der Ausgangsspannung ---" von

+ 3,5 · IC^-3, was einem Temperaturkoeffizienten der Ausgangsspannung U, von ±22 ■ 10-⁵ pro Grad C

entspricht. Bei einer Änderung der Betriebsspannung t/fl= + 16V um +10% ergab sich weiterhin eine

Änderung der Ausgangsspannung —■-- von ±3 · 10-³.

L/j

jo 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 MeB-

r, und Nachrichtentechnik.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rückgekoppelter Oszillator hoher Amplitudenkonstanz mit einer in der Rückkopplungsschleife angeordneten, die rückgekoppelte Spannung begrenzenden Gleichrichterdiode und einer Zenerdiode, von der die Sperrspannung für die Gleichrichterdiode abgeleitet wird und die über einen ihren Arbeitspunkt bestimmenden ohmschen Serienwiderstand an die Betriebsspannung geschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Zenerdiode (16) temperaturkompensiert ist und die Sperrspannung (U₁) für die Gleichrichterdiode (12) an einem Spannungsteiler (14,13) abgegriffen wird, dessen einer an die Zenerspannung (i/_z) angeschlossener Teilerwiderstand aus einer weiteren Gleichrichterdiode (14) besteht, die hinsichtlich ihrer DurchlaßkeniJinie und ihres Temperaturverhaltens mit der erstgenannten Gleichrichterdiode (12) möglichst weitgehend übereinstimmt, und dessen zweiter Teilerwiderstand durch einen ohmschen Widerstand (13) gebildet wird.

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der bei Ausbildung als Transistorschaltung erforderliche Basisspannungsteiler (6, 7) an die Zenerspannung (U _z) der Zenerdiode (16) geschaltet ist

3. Oszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, d:i1urch gekennzeichnet, daß ein npn-Transistor (1) mit einem ausgangsseitigen Emitterkreis (4, 5) vorgesehen ist, der über einen die erste Gleichrichterdiode (12) enthaltenden Rückkopplungskreis (5,9, U, 12,13,14 und 16) an einen auf die Oszillatorfrequenz abgestimmten, kollektorseitigen r> Parallelresonanzkreis (2,3) induktiv angekoppelt ist.