DE2408991B2 - Oscillator with a transistor in common base - Google Patents
Oscillator with a transistor in common baseInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator mit einem Transistor in Basisschaltung und einer Mitkopplung von einem niederohmigen Abgriff einer im Kollektorkreis des Transistors liegenden Impedanz auf seinem Emitter, insbesondere auf einen Oszillator für die Träger- und/oder Pilolfrequenzerzeugung der Trägerfrequenztechnik. ■>■>The invention relates to an oscillator with a transistor in common base and positive feedback from a low-resistance tap of an im Collector circuit of the transistor lying on its emitter, in particular on an oscillator for impedance the carrier and / or pilot frequency generation of the carrier frequency technology. ■> ■>
Stand der TechnikState of the art
Solch ein Oszillator, wie er z. B. in der F i g. 2 der DD-PS 47 429 dargestellt ist und in der Beschreibung beschrieben ist, zeigt Fig. 1. Die Fig. 2a, 2b und 2c h" zeigen weitere, ebenfalls dem Stand der Technik zuzurechnende Abwandlungen.Such an oscillator as e.g. B. in FIG. 2 of DD-PS 47 429 is shown and is described in the description, FIG. 1 shows. FIGS. 2a, 2b and 2c h ″ show further modifications which can also be attributed to the prior art.
Aus der DE-OS 20 38 435, insbesondere Fig. Ib mit zugehörigem Text, und aus »Funk-Technik«, 1972, Nr. 4, Seite 132, insbesondere Bild 1. sind Oszillatoren f>5 bekannt, die zwar Transistoren in Basisschaltung enthalten, jedoch erfolgt dort keine Mitkopplung von einer Impedanz im Kollcktorkreis eines Transistors auf dessen eingenen Emitter. From DE-OS 20 38 435, in particular Fig. Ib with associated text, and from "Funk-Technik", 1972, No. 4, page 132, in particular Fig. 1, oscillators f> 5 are known, although transistors in common base included, but there is no positive feedback from an impedance in the collector circuit of a transistor to its own emitter.
Bei dem Oszillator nach der DE-OS 20 38 435, F i g. 1 b, wird die Ausgangswechselspannung (Rechteckspannung) des Oszillators, die dem Kollektorkreis eines Transistors entnommen wird, gleichgerichtet und der Basis desselben Transistors oder der Basis eines weiteren Transistors zugeführt. Die beiden Transistoren bilden dabei einen Differenzverstärker mit Kollektorausgangskreisen und einem gemeinsamen Emitterwiderstand. In the oscillator according to DE-OS 20 38 435, F i g. 1 b, the output AC voltage (square wave voltage) of the oscillator, which is taken from the collector circuit of a transistor, rectified and the Base of the same transistor or the base of another transistor supplied. The two transistors form a differential amplifier with collector output circuits and a common emitter resistor.
Bei dem aus »Funk-Technik« bekannten Oszillator wird die KoUektorspannung eines Transistors gleichgerichtet und der Basis desselben Transistors zugeführt. Dieser Transistor bildet mit einem weiteren Transistor einen Differenzverstärker mit Kollektorausgangskreisen und einem gemeinsamen Emitterwiderstand.In the oscillator known from "radio technology", the voltage of a transistor is rectified and fed to the base of the same transistor. This transistor forms with another transistor a differential amplifier with collector output circuits and a common emitter resistor.
Aufgabetask
Es ist Aufgabe der Erfindung, den eingangs genannten bekannten Oszillator hinsichtlich seiner Amplituden- und Frequenzstabiiität zu verbessern. Dabei soll der Oszillator leicht und sicher anschwingen, und die in seinem Ausgangssignal enthaltenen Klirrprodukte sollen niedrig sein. Insbesondere in der Trägerfrequenztechnik wird nicht nur eine hohe Frequenzkonstanz und eine hohe Klirrdämpfung sondern auch eine hohe Pegelkonstanz z. B. für die Pilotfrequenzgeneratoren gefordert.It is the object of the invention to improve the known oscillator mentioned at the beginning with regard to its amplitude and to improve frequency stability. The oscillator should start to oscillate easily and safely, and the in The distortion products contained in its output signal should be low. Especially in carrier frequency technology becomes not only a high frequency constancy and a high distortion attenuation but also a high one Level constancy z. B. required for the pilot frequency generators.
Lösungsolution
Die Aufgabe wird mit den im Patentanspruch 1 angegebenen Mitteln gelöst.The object is achieved with the means specified in claim 1.
Weiterbildung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Further development result from the subclaims.
Vorteileadvantages
Der erfindungsgemäße Oszillator ermöglicht eine sehr schnelle Einregelung auch bei sehr hohen Frequenzen. Ferner wird durch die Regelung verhindert, daß bei Verwendung eines Schwingquarzes an diesem Spannungen auftreten können, die zu einem Zerspringen des Quarzes führen können, was besonders bei hohen Frequenzen, also sehr dünnen Quarzen auftritt.The oscillator according to the invention enables very fast adjustment even at very high levels Frequencies. Furthermore, the regulation prevents that when using an oscillating crystal This tension can occur, which can lead to the cracking of the quartz, which is particularly important occurs at high frequencies, i.e. very thin crystals.
Vorteileadvantages
Der erfindungsgemäße Oszillator ermöglicht eine sehr schnelle Einregelung auch bei sehr hohen Frequenzen. Ferner wird durch die Regelung verhindert, daß bei Verwendung eines Schwingquarzes an diesem Spannungen auftreten können, die zu einem Zerspringen des Quarzes führen können, was besonders bei hohen Frequenzen, also sehr dünnen Quarzen auftritt.The oscillator according to the invention enables very fast adjustment even at very high levels Frequencies. Furthermore, the regulation prevents that when using an oscillating crystal This tension can occur, which can lead to the cracking of the quartz, which is particularly important occurs at high frequencies, i.e. very thin crystals.
Beschreibung der FigurenDescription of the figures
Die Erfindung soll nun an Hand der in den Figuren dargestellten Beispiele ausführlich beschrieben werden. Es zeigt dabeiThe invention will now be described in detail using the examples shown in the figures. It shows
Fig. I den bekannten Oszillator gemäß der DD-PS 47 429;Fig. I the known oscillator according to the DD-PS 47,429;
F i g. 2 dem Stand der Technik zuzurechnende Varianten dieses Oszillators;F i g. 2 variants of this oscillator attributable to the prior art;
F i g. 3 ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Oszillator mit Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyp;F i g. 3 shows an example of the oscillator according to the invention with transistors of the same conductivity type;
F i g. 4 ein Beispiel mit Transistoren unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps;F i g. 4 shows an example with transistors of different conductivity types;
F i g. 5 eine Variante des Oszillators nach F i r. 3 mitF i g. 5 shows a variant of the oscillator according to F i r. 3 with
einer Spannurigsverdopplerschaltung und einer Auslegung für unstabilisierte Versorgungsspannungen;a Spannurigsverdopplerschaltung and a layout for unstabilized supply voltages;
F i g. 6 eine Variante des Oszillators nach F i g. 5 mit einem Transistor als gemeinsamen Emitterwiderstand;F i g. 6 shows a variant of the oscillator according to FIG. 5 with a transistor as a common emitter resistor;
Fig.7 die Abhängigkeit des Oszillator-Ausgangssi- s gnal-Pegels von der Temperatur;7 shows the dependency of the oscillator output gnal level from temperature;
Fig.8 die Abhängigkeit des Oszillator-Ausgangssignal-Pegels von Schwankungen der Versorgungsspannung. 8 shows the dependency of the oscillator output signal level from fluctuations in the supply voltage.
In allen Figuren wurden entsprechende Bauteile stets mit den gleichen Bezugszeichen versehen.Corresponding components have always been used in all figures provided with the same reference numerals.
Fig. 1 zeigt nun den bekannten Oszillator, von dem die Erfindung ausgeht. Trs 1 ist dabei ein in Basisschaltung betriebener Transistor, dessen Basis an einer über einen Spannungsteiler ft 2, ft 3 eingestellten Vorspannung liegt und über einen Kondensator C3 mit dem negativer. Pol (-Uv) der Gleichspannungsquelle verbunden ist In seinem Kollektorkreis befindet sich ein Parallelresonanzkreis bestehend aus der Spule L. 1 und dem Kondensator Ci, während in seinem Emitterkreis der Emitterwiderstand R1 angeordnet ist. Zwischen einem niederohmigen Abgriff der Schwingkreisspule L1 und dem Emitter des Transistors Trs 1 ist der Mitkopplungsweg, bestehend aus der Reihenschaltung eines Schwingquarzes Q mit einem abgleichbaren Kondensator C 2, angeordnet.Fig. 1 now shows the known oscillator from which the invention is based. Trs 1 is a base-connected transistor, the base of which is connected to a bias voltage set via a voltage divider ft 2, ft 3 and the negative voltage via a capacitor C3. Pole (-Uv) of the DC voltage source is connected. In its collector circuit there is a parallel resonance circuit consisting of the coil L. 1 and the capacitor Ci, while the emitter resistor R 1 is arranged in its emitter circuit. The positive feedback path , consisting of the series connection of a quartz crystal Q with an adjustable capacitor C 2, is arranged between a low-resistance tap of the resonant circuit coil L 1 and the emitter of the transistor Trs 1.
Die in Fig.2a, 2b und 2c gezeigten Varianten dieses Oszillators werden später erläutert.The variants of this shown in Fig.2a, 2b and 2c Oscillator will be explained later.
Ein Beispiel für den erfindungsgemäßen Oszillator wird nun anhand der F i g. 3 erläutert, wobei der in τ F i g. 1 gezeigte Teil nicht wiederholt wird.An example of the oscillator according to the invention will now be given with reference to FIGS. 3 explained, where the in τ F i g. 1 is not repeated.
Trs 2 ist ein in Kollektorschaltung betriebener Transistor gleichen Leitfähigkeitstyps wie der Transistor Trs X. Die Emitter beider Transistoren sind miteinander verbunden, so daß sie den Emitterwider- J5 stand R 1 gemeinsam haben. Auf der Spule L X des Parallelschwingkreises ist nun eine Auskoppelwicklung aufgebracht, die einseitig auf Bezugspotential (Masse) liegt und deren anderem Wicklungsende das Ausgangssignal A einmal entnommen aber auch noch einer Diode D zur Einweggleichrichtung zugeführt wird, wobei die gleichgerichtete Spannung mittels eines Ladekondensators C 4 geglättet wird und der Basis des Transistors Trs 2 zugeführt wird. Ein Widerstand R 7 sorgt dabei für den Gleichrtromweg für Gleichrichter- und Basiskreis. Ähnlich wie bei einem Differenzverstärker findet in Abhängigkeit von der Basisspannung des Transistors Trs 2, mithin also in Abhängigkeit von der Amplitude des Ausgangssignales des Oszillators eine Änderung der Stromaufteilung zwischen den beiden Transistoren ίο Trs X und Trs 2 statt, wodurch aber mit wachsendem Strom durch Trs 2 die Ausgangsamplitude des Oszillators absinkt, so daß sich diese auf einen konstanten Wert einregelt. Dieser Wert läßt sich z. B. durch Verändern der Basisvorspannung des Transistors Trs 1 einstellen. Trs 2 is a collector-operated transistor of the same conductivity type as the transistor Trs X. The emitters of both transistors are connected to one another so that they have the emitter resistor R 1 in common. A decoupling winding is now applied to the coil LX of the parallel resonant circuit, one side of which is at reference potential (ground) and the other end of the winding the output signal A is taken once but also fed to a diode D for half-wave rectification, the rectified voltage being smoothed by means of a charging capacitor C 4 and the base of the transistor Trs 2 is supplied. A resistor R 7 provides the direct current path for the rectifier and base circuit. Similar to a differential amplifier, there is a change in the current distribution between the two transistors ίο Trs X and T rs 2 depending on the base voltage of the transistor Trs 2, i.e. depending on the amplitude of the output signal of the oscillator, but this changes as the current increases Trs 2 the output amplitude of the oscillator drops so that it adjusts to a constant value. This value can be z. B. set by changing the base bias of the transistor Trs 1.
Fig. 4 zeigt nun ein Beispiel für einen erfindungsgemäßen Oszillator mit zwei Transistoren Trs 1 und Trs 2 unterschiedlichen Leitfähigkeitstyps. Für diese Konfiguration wurde von einer Anordnung nach Fig. 2a ausgegangen. Der niederohmige Abgriff des im w> Kollcktorkreis des Transistors Trs 1 liegenden Parallelresonanzkreises erfolgt am Verbindungspunkt zweier als Kreiskapazität in Reihe geschalteter Kondensatoren CV und Ci". Dieser Abgriff ist dann für die erforderliche Mitkopplung über einen Widerstand R 4 e>5 mit dem Emitter des Tranr;,stors Trsi verbunden. Einem Abgriff der Parallelkreisspule L 1 wird das Ausgangssignal A entnommen. Das am Kollektor des Transistors Trs X und damit am Parallelresonanzkreis anstehende Signal wird mittels einer Einweggleichrichterschaltung, bestehend aus einer Diode D, einem Ladekondensator C4 und einem Widerstand R 7, gleichgerichtet, und die am Ladekondensator CA stehende Gleichspannung, die proportional dem Pegel des Ausgangssignales A ist, steuert die Basis des Transistors Trs 2, in dessen Emitterkreis sich ein Emitterwiderstand ft 8 befindet R 1 ist hier dann einmal der Emitterwiderstand des Transistors Trs 1 und gleichzeitig der Kollektorwiderstand des Transistors Trs 2. Auch hier findet ein der Anordnung nach F i g. 3 entsprechender Regelvorgang statt, wobei sich der gewünschte Ausgangspegel dann wiederum durch Verändern der Basisvorspannung des Transistors Trs 1 einstellen läßtFIG. 4 now shows an example of an oscillator according to the invention with two transistors Trs 1 and Trs 2 of different conductivity types. An arrangement according to FIG. 2a was assumed for this configuration. The low-impedance tap of the parallel resonance circuit in the w> collector circuit of the transistor Trs 1 takes place at the connection point of two capacitors CV and Ci " connected in series as a circuit capacitance. This tap is then for the necessary positive feedback via a resistor R 4 e> 5 with the emitter of the Tranr ; , Stors Trsi . The output signal A is taken from a tap of the parallel circuit coil L 1. The signal present at the collector of the transistor Trs X and thus at the parallel resonance circuit is converted by means of a half-wave rectifier circuit consisting of a diode D, a charging capacitor C4 and a resistor R 7 , rectified, and standing on the charging capacitor CA DC voltage which is proportional to the level of the output signal a, drives the base of transistor Trs 2, in its emitter circuit, an emitter resistor is ft 8 is R 1 is here then once the emitter resistance of the transistor Trs 1 and at the same time the collector resistance of the transistor ors Trs 2. Here, too, the arrangement according to FIG. 3 corresponding control process takes place, the desired output level then in turn being able to be set by changing the base bias voltage of the transistor Trs 1
Der erfindungsgemäße Oszillator nach Fig.5 entspricht in seiner Grundkonfiguration dem nach F i g. 3, wobei auch hier Trs 1 und Trs 2 Transistoren gleichen Leitfähigkeitstyps sind. Die dem Peg?! des Ausgangssignales A proportionale Steuerspannung für die Basis des Transistors Trs 2 wird mit Hilfe einer bekannten Spannungsverdopplerschaltung, bestehend aus Dioden D\ und D2, einem Ladekondensator C 4 und c>nem Widerstand R 7, gewonnen, der das Wechselstromsignal über einen zur Potentialtrerinung dienenden Koppelkondensator C5 zugeführt wird. Hierdurch verändert sich die Funktionsweise der Anordnung gegenüber der nach F i g. 3 noch nicht.The oscillator according to the invention according to FIG. 5 corresponds in its basic configuration to that according to FIG. 3, where Trs 1 and Trs 2 are also transistors of the same conductivity type. The peg ?! The control voltage proportional to the output signal A for the base of the transistor Trs 2 is obtained with the help of a known voltage doubler circuit, consisting of diodes D \ and D2, a charging capacitor C 4 and a resistor R 7, which feeds the alternating current signal via a coupling capacitor used for potential separation C5 is fed. This changes the mode of operation of the arrangement compared to that according to FIG. 3 not yet.
Aus der F i g. 3 ist nun aber zu ersehen, daß infolge des Spannungsteilers R 2, R 3 für die Basisvorspannung des Transistors Trs 1 sich bei einer Änderung des Wertes der Versorgungsspannung Uv auch die Basisvorspannung des Transistors Trs 1 und damit auch der Pegel des Ausgangssignals A ändern muß. Wenn also keine stabilisierte Versorgungsspannung Uv zur Verfügung steht, also mit Versorgungsspannungsschwankungen gerechnet werden muß, empfiehlt es sich, die Basisvorspannung des Trs 1 und damit den Pegel des Ausgangssignais A dadurch zu stabilisieren, daß der Widerstand R3 der Fig.3 durch eine Zenerdiode ZX entsprechender Durchbruchsspannung ersetzt wird.From FIG. 3 it can now be seen that, due to the voltage divider R 2, R 3 for the base bias of the transistor Trs 1, the base bias of the transistor Trs 1 and thus the level of the output signal A must also change when the value of the supply voltage Uv changes. So if there is no stabilized supply voltage Uv available, so supply voltage fluctuations must be expected, it is advisable to stabilize the base bias of Trs 1 and thus the level of output signal A by replacing resistor R3 in FIG. 3 with a Zener diode ZX Breakdown voltage is replaced.
Fig.6 zeigt nun eine weitere Modifikation der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung. Diese geht von der F i g. 2c Quarz Q anstelle des Serienkreises L. 2, C2' im Mitkopplungsweg aus F i g. 2b hervorgeht. Auch hier wird, wie bei der Anordnung nach Fig. 5, die Steuerspannung für den Transistor Trs 2 durch Spannungsverdopplung gewonnen, auch hier wird dann die Spannung der Basis des Transistors Trs 1 mittels einer Zenerdiode ZX gegenüber Schwankungen der Versorgungsspannung Uv stabilisiert. Der gemeinsame Emitterwiderstand beider Transistoren Trsi und Trs2 besteht hier nun aus der Kollektor-Emitterstrecke eines dritten Transistors Trs 3 und seinem Emitterwidersiand R 9. Seine Steuerspannung erhält dieser Transistor Trs 3 von dem Abgriff eines der Zenerdiode Z 1 parallelliegenden Spannungsteilers R 3', R 3". Der Transistor wird dabei als Konstar'stromquelle betrieben, wobei sich sein Kollekiorstrom dann je nach Regelzustand auf die beiden Transistoren Trsi und Trs2 aufteilt. Der Wert des Konstantgleichstroms kann dabei durch Verändern des Spannungsteilerverhältnisses R 3', R 3" bzw. durch Verändern des Wertes von R 9 eingestellt weMen.6 now shows a further modification of the oscillator circuit according to the invention. This starts from FIG. 2c quartz Q instead of the series circle L. 2, C2 ' in the positive feedback path from FIG. 2b can be seen. Here, too, as in the arrangement according to FIG. 5, the control voltage for the transistor Trs 2 is obtained by doubling the voltage; here, too, the voltage of the base of the transistor Trs 1 is stabilized against fluctuations in the supply voltage Uv by means of a Zener diode ZX. The common emitter resistance of both transistors Trsi and Trs2 now consists of the collector-emitter path of a third transistor Trs 3 and its emitter resistor R 9. This transistor Trs 3 receives its control voltage from the tap of a voltage divider R 3 ', R 3 that is parallel to the Zener diode Z 1 ". the transistor is operated as Konstar'stromquelle to give be Kollekiorstrom then divided depending on the control state of the two transistors TRSi and Trs2. the value of the constant direct current can be effected by changing the voltage divider ratio R 3 ', R 3" or by varying the value of R 9 is set.
Wird der Basis de?. Transistors Trs3 am Punkt B, /.. B. über einen nicht dargestellten Koppelkondensator, ein Wechselstromsignal zugeführt, so läßt sich mit diesem das Ausgangssignal A modulieren, solange die durch den Kondensator C4 und den Widerstand R 7 eebildeteWill the base de ?. Transistor Trs3 at point B, / .. B. via a coupling capacitor, not shown, is supplied with an alternating current signal, so the output signal A can be modulated with this as long as the output signal A is formed by the capacitor C4 and the resistor R 7
Zeitkonstantc so groß ist, daß dieses modulierende Wechselstromsignal nicht mit ausgeregelt wird. Eine solche Modulation laßt sich auch an den Basen der Transisiorcn Trs 1 und Trs2 durchführen. Dieses gibt die Möglichkeit eines Einsatzes der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung als selbstschwingende Mischstufe.Zeitkonstantc is so large that this modulating alternating current signal is not also regulated. Such a modulation can also be carried out at the bases of the transistors Trs 1 and Trs2 . This gives the possibility of using the oscillator circuit according to the invention as a self-oscillating mixer stage.
F i g. 7 zeigt schließlich die Abhängigkeit des Pegels Ui des Ausgangssignals A eines erfindungsgemäßen Oszillators von der Temperatur. Bei einer Änderung der Betriebstemperatur von —10" ... +700C ändert sich die Aiisgangs.spannung um weniger als ±2% bezogen auf eine mittlere Betriebstemperatur von 30"C". Die Oszillatoren der Trägerfrequenztechnik gestellten An forcierungen für die Pegelkonstanz.F i g. 7 finally shows the dependence of the level Ui of the output signal A of an oscillator according to the invention on the temperature. When the operating temperature changes from -10 "... +70 0 C, the output voltage changes by less than ± 2% based on an average operating temperature of 30" C. The oscillators of the carrier frequency technology make demands on the level constancy.
F i g. 8 zeigt nun die Abhängigkeit des Pegels Uv des Ausgangssignals A von Schwankungen der Versorgungsspannung Uv, wobei vorausgesetzt ist, daß entsprechend F i;;. 5 oder 6 Maßnahmen zur Stabilisierung der Steuerspannung des Transistors Trs I getroffen wurden nie geringe Abhängigkeit innerhalb der Grenzen ±20% vom Sollwert entspricht allein den bei solchen Änderungen der Versorgunsspannung Uv er'olgendcn Änderungen der Durchbruchsspannung der /cnerdiocle Z I.F i g. 8 now shows the dependence of the level Uv of the output signal A on fluctuations in the supply voltage Uv, it being assumed that F i ;;. Low dependence within the limits were taken 5 or 6 measures to stabilize the control voltage of the transistor Trs I never ± 20% from the nominal value corresponding to the er'olgendcn with such changes in the Uv Supply voltage changes in the breakdown voltage of the / cnerdiocle Z alone I.
Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings
Claims (6)
Priority Applications (2)
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- 1975-01-20 AU AU77436/75A patent/AU7743675A/en not_active Expired
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