DE2351259C3

DE2351259C3 - Circuit for generating harmonics of a fundamental frequency

Info

Publication number: DE2351259C3
Application number: DE2351259A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Dipl.-Ing. 7150 Backnang Schwertzel
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Bosch Telecom GmbH
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1982-02-11
Also published as: DE2351259A1; DE2351259B2

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einer Schaltung zum Erzeugen von Harmonischen einer Grundfrequenz aus Impulsen unter Verwendung einer Gegentaktschaltung aus Transistoren und eines Ausgangstransformators.The invention relates to a circuit for generating harmonics from a fundamental frequency Pulses using a push-pull circuit composed of transistors and an output transformer.

Aus der CH-PS 4 02 968 ist eine Schaltung zum Erzeugen von Harmonischen einer Grundfrequenz bekannt Es wird hier auch eine Gegentaktschaltung aus Transistoren und ein Ausgangstransformator verwendet Die Harmonischen der Grundfrequenz werden hier aber nicht aus Impulsen, sondern aus; einer Sinuswelle erzeugt Diese Schaltung ist konzipiert um viele gerade und ungerade Harmonische gleichzeitig hervorzubringen, die nahezu die gleiche Amplitude haben.From CH-PS 4 02 968 is a circuit for generating harmonics of a fundamental frequency known A push-pull circuit made up of transistors and an output transformer is also used here The harmonics of the fundamental frequency are here not made up of impulses, but from; a sine wave This circuit is designed to produce many even and odd harmonics at the same time, which have almost the same amplitude.

Eine ähnliche Schaltung wie die: in der CH-PS 4 02 968 beschriebene, die jedoch als Freqaenzverdoppler arbeitet ist aus der US-PS 33 35 290 bekannt Diese Schaltung weist eine Gegentaktschaltung aus Transistoren auf, sowie einen abgestimmten Ausgangsübertrager.A circuit similar to that described in CH-PS 4 02 968, but as a frequency doubler works is known from US-PS 33 35 290. This circuit has a push-pull circuit made of transistors on, as well as a matched output transformer.

Aus der Veröffentlichung »Getrennte Erzeugung von gerad- und ungeradzahligen Oberwellen einer Grundfrequenz mit Impulsschaltungen«, Frequenz, Band 26 (1972), Heft 7, Seite 199 bis 203, ist es bekannt zur Oberwellenerzeugung Impulsschaltungen zu verwenden. Dazu werden in einer Impulsformerstufe Rechteckimpulse einer Grundfrequenz erzeugt. Diese Rechteckimpulse steuern Kippstufen an. Die Ausgangssignale der Kippstufen werden mittels logischer Verknüpfungsschaltungen verknüpft und liefern geradzahlige oder ungeradzahlige Vielfache der Grundfrequenz.From the publication »Separate generation of even and odd harmonics of a fundamental frequency with impulse circuits «, Frequency, Volume 26 (1972), Issue 7, pages 199 to 203, it is known for Use harmonic generation pulse circuits. For this purpose, square-wave pulses are generated in a pulse shaper a fundamental frequency generated. These square-wave pulses control multivibrators. The output signals of the multivibrators are linked by means of logic circuits and deliver even-numbered or odd multiples of the fundamental frequency.

Wenn aus einer Grundfrequenz Harmonische gewonnen werden sollen, um sie zum Beispiel als Trägerfrequenzen bei einem Trägerfrequenzgerät zu verwenden, muß eine sinusförmig angebotene Frequenz verzerrt Wenn hohe Harmonische gewonnen werden sollen, müssen an die Toleranzen solcher Kurven hohe Anforderungen gestellt werden. Zum Beispiel darf bei Ableitung der 51. Harmonischen die Abweichung von einer vorher bestimmbaren Kurvenform 1% nicht erreichen, wenn die Spannungen der benachbarten Harmonischen der 50. und 52, wenigstens 10 dB unter der 51. liegen soll.If harmonics are to be obtained from a fundamental frequency, use them as carrier frequencies, for example To be used in a carrier frequency device, a sinusoidal frequency must be distorted If high harmonics are to be obtained, the tolerances of such curves must be high Requirements are made. For example, when deriving the 51st harmonic, the deviation from of a previously determinable curve shape does not reach 1% if the tensions of the neighboring Harmonics of the 50th and 52nd, at least 10 dB below the 51st should be.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Schaltung zu ίο finden, die mit einem Minimum an Aufwand eine möglichst große Unterdrückung der benachbarten Harmonischen erreicht um bei der nachfolgenden Selektion Aufwand zu sparen, die einfach auf die Gewinnung geradzahliger oder ungeradzahliger Harmois nischer urr gestellt werden kann und die dazu wenig Leistung verbrauchtThe object of the invention is to find a circuit that with a minimum of effort a The greatest possible suppression of the neighboring harmonics is achieved in the following Selection to save effort which is simply based on the extraction of even or odd numbered harmois nischer urr can be made and which also consumes little power

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst daß die Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps sind, daß die primärseitige Mitte des Ausgangstransformators über einen Kondensator mit einem Pol der Speisespannung verbunden ist daß die Sekundärseite des Ausgangstransformators als Schwingkreis ausgebildet ist und daß die Eingänge der Transistoren über je ein eigenes Differenzierglied mit einem Generator verbunden sind, der die Grundfrequenz in Impulsform abgibtAccording to the invention, this object is achieved in that the transistors are of different conductivity types, that the primary-side center of the output transformer Connected via a capacitor to one pole of the supply voltage is that the secondary side of the output transformer is designed as a resonant circuit and that the inputs of the transistors via each its own differentiating element is connected to a generator that generates the basic frequency in pulse form gives away

Eine weitere Verbesserung der Eigenschaften ergibt sich, wenn dei Kondensator eines der Differenzierglieder durch einen zugeschalteten Trimmer abgleichbar ist Die Figur zeigt ein ausgeführtes SchaltungsbeispieLA further improvement in the properties results when the capacitor is one of the differentiating elements can be adjusted by an activated trimmer. The figure shows a circuit example

Die Gegentaktschaltung besteht aus den Transistoren Ts 1 und Ts 2 mit ihren Emittervorwiderständen A3 und R 4 und dem Ausgangstransformator Tr mit den Primärwicklungen η 1 und η 2 und der Sekundärwicklung π 3. Die Sekundärwicklung ist mit C6 zu einem Schwingkreis ergänzt der auf die gewünschte Harmonische abgestimmt ist Die Mitte der Primärwicklung ist über den Kondensator C5 mit dem Pluspol der Speisespannung verbunden. Vor die Eingänge der Transistoren ist je ein Differenzierglied Ri, Ci bzw. R 2, C2, C3 geschaltet deren Eingänge durch den Rechteckgenerator U1, fo gespeist werden.The push-pull circuit consisting of the transistors Ts 1 and Ts 2 with its Emittervorwiderständen A3 and R 4 and the output transformer Tr with the primary windings η 1 and η 2 and the secondary winding π 3. The secondary winding is completed with C6 to a resonant circuit responsive to the desired harmonic The center of the primary winding is connected to the positive pole of the supply voltage via the capacitor C5. A differentiating element Ri, Ci or R 2, C2, C3 is connected in front of the inputs of the transistors, the inputs of which are fed by the square-wave generator U 1, fo.

Anhand der Figur soll jetzt die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Schaltung erläutert werden. Eine Rechteckspannung Ü\ mit Tastverhältnis 1 :1 wird über die flC-Glieder Ci//?i bzw. C₂, C₃ZR₂ den Transistoren Ts 1 und Ts 2 zugeführt Im nicht angesteuerten Zustand sind beide gesperrt oder durch einen weiteren nicht dargestellten Spannungsteilerwiderstand auf einen kleinen Ruhestrom eingestellt Durch das Differenzieren der Rechteckflanken wird jeweils nur einer der beiden Transistoren kurzzeitig leitend. Wenn die positive Rechteckflanke von Ui den Transistor Ts 2 leitend macht fließt ein Stromimpuls, der den Kondensator C5 auflädt Die Ladung richtet sich nach Größe und Dauer des Stromimpulses. Beide werden von der Neigung der Rechteckflanke von Ui, von der Zeitkonstanten des Differenziergliedes, von den Transistoren und ihren Emitterwiderständen beeinflußtThe mode of operation of the circuit according to the invention will now be explained with reference to the figure. A square-wave voltage U \ with a duty cycle of 1: 1 is fed to the transistors Ts 1 and Ts 2 via the flC elements Ci //? I or C ₂ , C ₃ ZR ₂ Voltage divider resistor set to a small quiescent current By differentiating the square edges, only one of the two transistors is briefly conductive. When the positive square edge of Ui makes transistor Ts 2 conductive, a current pulse flows that charges capacitor C5. The charge depends on the size and duration of the current pulse. Both are influenced by the slope of the square edge of Ui, by the time constant of the differentiating element, by the transistors and their emitter resistances

werden. Die Verzerrung kann mit passiven nichtlinearen Elementen geschehen, z. B. mit Dioden oder Spulen, 60 In der nächsten Halbwelle schaltet die negative Flanke deren Eisenkern in die magnetische Sättigung gebracht den Transistor 7s 1 durch. Dieser führt die Ladung auf wird. Außerdem lassen sich mit aktiven Schaltungen C5 wieder ab. Die Einfügung des Kondensators C5 bestimmte Kurvenformen erzeugen oder Impulsfolgen erzwingt, daß die beiden Transistoren gleiche Ladungsherstellen, die sich periodisch mit der Grundfrequenz mengen führen. Weiterhin ist das eine der beiden wiederholen. Es ist allgemein bekannt, Impulsformen zu 65 eingangs genannten Differenzierglieder mit Hilfe eines verwenden, die das Aussieben der gewünschten Trimmkondensators geringfügig veränderbar. Mit Hilfe Harmonischen dadurch erleichtern, daß die Benachbar- dieses Kondensators lassen sich die benachbarten ten in dem erzeugten Spektrum weniger stark auftreten. geradzahligen oder ungeradzahligen Harmonischen wiewill. The distortion can be done with passive non-linear elements, e.g. B. with diodes or coils, 60 In the next half-wave, the negative edge switches its iron core in the magnetic saturation brought the transistor 7s 1 through. This lists the charge will. In addition, C5 can be removed again with active circuits. The insertion of the capacitor C5 create certain waveforms or pulse sequences force the two transistors to produce the same charge, which lead to amounts periodically with the basic frequency. Furthermore, this is one of the two repeat. It is generally known to convert pulse shapes to 65 differentiating elements mentioned at the beginning with the help of a use which the sieving out of the desired trimming capacitor can be changed slightly. With help Make harmonics easier by making the neighboring- this capacitor can be the neighboring th occur less strongly in the generated spectrum. even or odd harmonics like

bei einem Brücken-Abgleich weitgehend unterdrücken. Eine Veränderung am Differenzierglied wirkt vorwiegend auf die Kurvenform und damit auf die Phasenlage der Impulse ein. Auf diesem Weg werden die unvermeidbaren Abweichungen von der idealen Rechteckspannung Ui in ihrer Wirkung ausgeglichen. Das Umwandeln der Rechteckspannung in einen Impulsstrom führt außerdem zur Einsparung von Speisestrom. Die Polung der Teilwicklungen π 1, π 2 der Primärwicklung des Ausgangstransformators entscheidet, ob geradzahlige (2nfo) oder ungeradzahlige (2n — \)fo Harmonische gewonnen werden. Die Abstimmung des Resonanzkreises π 3, C'6 ist Teil der nachfolgenden Selektion.largely suppress it in the case of a bridge adjustment. A change in the differentiating element mainly affects the shape of the curve and thus the phase position of the pulses. In this way, the unavoidable deviations from the ideal square-wave voltage Ui are compensated for in their effect. Converting the square wave voltage into a pulse current also saves supply current. The polarity of the partial windings π 1, π 2 of the primary winding of the output transformer decides whether even-numbered (2nfo) or odd-numbered (2n - \) fo harmonics are obtained. The tuning of the resonance circuit π 3, C'6 is part of the following selection.

Die Anwendung beschränkt sich nicht auf Rechteckspannungen mit einem Tastverhältnis von 1:1. Auch bei einem anderen Tastverhältnis oder anderer Kurvenform lassen sich auf die gleiche Weise bestimmte Harmonische unterdrücken.The application is not limited to square wave voltages with a duty cycle of 1: 1. Also at a different pulse duty factor or a different curve shape can be determined in the same way Suppress harmonics.

A circuit designed for fo * - ■ 4 KHz, (In -

\)fo =148 KHz ausgelegt wurde, brachte bei den benachbarten Harmonischen 152 KHz und 144 KHz eine Dämpfung der Amplitude gegenüber der der gewünschten Frequenz von etwa 50 dB. \) fo = 148 KHz resulted in a damping of the amplitude of the adjacent harmonics 152 KHz and 144 KHz compared to that of the desired frequency of about 50 dB.

1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. A circuit for generating harmonics of a fundamental frequency from pulses using a push-pull circuit composed of transistors and an output transformer, characterized in that the transistors (TsI, Ts 2) are of different conductivity types, that the primary-side center of the output transformer {Ty via a capacitor (C 5) is connected to one pole of the supply voltage, that the secondary side of the output transformer is designed as a resonant circuit (n \ C6) and that the inputs of the transistors ^ TsI, Ti 2) each have their own differentiating element (Ci, Ri, C3, R2) are connected to a generator (Ui, fo) which emits the basic frequency (fo) 'm pulse shape.

2. A circuit according to claim 1, characterized in that the capacitor of one of the differentiating elements can be adjusted by a connected trimmer (C2)