DE2440310A1

DE2440310A1 - Oszillatorschaltung

Info

Publication number: DE2440310A1
Application number: DE2440310A
Authority: DE
Inventors: David John Carlson
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Licensing Corp
Priority date: 1973-08-24
Filing date: 1974-08-22
Publication date: 1975-03-06
Also published as: DE2440310B2; JPS5051649A; IT1019815B; FR2241915A1; FR2241915B1; JPS5412309B2; DE2440310C3; AU7247074A; CA1000813A; GB1464727A; US3855550A

Description

Oszillatorschaltung

Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung mit einem mindestens eine Induktivität und eine Kapazität enthaltenden Resonanzkreis, mit einem Verstärkerelement mit erster, zweiter und dritter Elektrode, mit einer zwischen die zweite und die dritte Elektrode gekoppelten Vorspannanordnung zum Spannen de3 Verstärkerelements in den leitenden Zustand, mit einer den Resonanzkreis an die erste Elektrode des Verstärkerelements ankoppelnden Anordnung und mit einer Rückkopplungsanordnung.

Bei Oszillatorschaltungen der vorliegenden Art, wo für die Abstimmung des frequenzbestimmenden Resonanzkreises eine sogenannte Kapazitätsdiode (spannungsabhängiger Kondensator, Varactor) verwendet wird, hat ein Anstieg der Amplitude oder des Pegel3 des Cszillatorsignals an der Kapazitätsdiode zur Folge, daß deren Kapazität entsprechend ansteigt. Bei ansteigender Kapazität erniedrigt sich die Resonanzfrequenz des Resonanzkreises entsprechend, so daß die Frequenz des Oszillator-Ausgangssignals absinkt.

Die Amplitude des Oszillatorsignals kann sich als Folge von Temperaturänderungen der Bauelemente, Änderungen der Abstimmfrequenz und/oder Änderungen von Kenndaten der Bauelemente ändern.

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Bei bekannten Oszillatorschaltungen, z.B. nach der USA-Patentschrift 3 723 906, wird mit Hilfe.einer Kapazitätsdiode bei Änderungen der Abstimmfrequenz die Amplitude des Rückkopplungssignals für ein als aktives Bauelement dienendes Yerstärkerelement verändert. Jedoch sind bei dieser Anordnung keine Maßnahmen getroffen, um Signalpegeländerungen zu kompensieren, die durch Temperatur- und/oder Kenndatenänderungen von Bauelementen bedingt sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Oszillatorschaltung zu schaffen, die diesen Mangel des Standes der Technik behebt.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist eine Oszillatorschaltung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsanordnung einen Gleichrichter enthält, der zur Aufrechterhaltung von ungedämpften Schwingungen im Resonanzkreis diesen mit der dritten Elektrode des Verstärkerelements koppelt und der außerdem für eine Aufladung der Kapazität sorgt und die Amplitude der auf die dritte Elektrode des Verstärkerelements rückgekoppelten Schwingungen erniedrigt, wenn die Schwingungen im Resonanzkreis in der einen Polaritätsrichtung einen vorbestimmten Pegel übersteigen.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Schaltschema einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Oszillatorschaltung, die sich beispielsweise als örtlicher Oszillator in einem UHF-Fernsehtuner eignet; und

Figur 2 eine graphische Darstellung zweier mit der Schaltung nach Figur 1 erhältlicher Signalpegel relativ zu einem vorbestimmten Pegel.

Der in Figur 1 gezeigte Oszillator 10 hat ein Abschirmgehäuse 12, das an einem Bezugspotential (Masse) liegt. Ein im Abschirmgehäuse 12 untergebrachter Resonanzkreis H bestimmt die Schwingfrequenz. Der Resonanzkreis H enthält eine

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Kapazitätsdiode 16, die mit ihrer Anode an das Abschirmgehäuse und mit ihrer Kathode über einenKondensator 18 an einen ersten Anschluß 19 einer Leitungsinduktivitat 20 angekoppelt ist. Ein zweiter Anschluß 21 der Induktivität 20 ist über einen Ladungsspeicher-Kondensator 22 an das Abschirmgehäuse 12 angekoppelt. Die in dieser Weise in Reihe zusammengeschalteten Bauelemente des Resonanzkreises 14 ermöglichen eine Wahl der Abstimmfrequenzen des Oszillators 10. Im Falle beispielsweise eines UHF-Tuners ist der Oszillator über einen Frequenzbereich von 517 bis 931 IiHz abstimmbar.

Eine Abstimmspannung wird von einem Potentiometer 50 abgenommen, das mit seinem Widerstandselement zwischen den B+- Anschluß und das Abschirmgehäuse 12 geschaltet ist. Mit dem Schleifer des Potentiometers wird eine veränderliche Abstimmspannung abgegriffen, die über einen Signalentkopplungs-Widerstand 52 zur Anode der Kapazitätsdiode 16 gelangt und auf diese Weise deren Kapazität beeinflußt oder steuert und damit die Resonanzfrequenz des Schwingkreises 14 bestimmt. Der Schleifer des Potentiometers 50 ist außerdem für Oszillatorsignalfrequenzen durch einen Ableitkondensator 54 nach dem Abschirmgehäuse überbrückt.

Ein Verstärkerkreis 24 speist zusätzliche Energie in den Resonanzkreis 14, so daß dieser ungedämpft schwingt. Der Verstärkerkreis 24 enthält einen NPN-Transistor 26 mit Basis, Emitter und Kollektor. Der Kollektor ist über eine HF-Drosselspule 30 an die Betriebsspannung B+ sowie außerdem über einen Koppelkondensator 34 an eine erste Anzapfung 32 der Leitungsinduktivität 20 angekoppelt. Die Betriebsspannungsquelle B+ ist für die Oszillatorsignalfrequenzen mittels eines Durchführungskondensators 36 nach dem Abschirmgehäuse 12 überbrückt, wodurch verhindert wird, daß hochfrequente Signale über äußere Anschlüsse oder Verbindungen zum Durchführungskondensator 36 in das Abschirmgehäuse 12 eintreten oder aus dem Abschirmgehäuse 12 austreten.

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Zwischen dem B+-Anschluß und dem Abschirmgehäuse 12 liegt die Reihenschaltung zweier Widerstände 38 und 40. Der Verbindungspunkt der Widerstände 38 und 40 ist an die Basis des Transistors 26 angeschlossen, die auf diesem Wege eine im wesentlichen feste Basisvorspannung erhält. Die Basis ist außerdem für die OszüLatorsignalfrequenzen mittels eines Durchführungskondensators 42 nach dem Abstürmgehäuse überbrückt.

Der Emitter des Transistors 26 ist über einen Emitterwiderstand 44 an das Abschirmgehäuse 12 sowie über eine Rüclckopplungsdiode 48 an eine zweite Anzapfung 46 der leitungsinduktivität 20 angekoppelt. Die Rückkopplungsdiode 48 ist mit ihrer Anode an die zweite Anzapfung 46 und mit ihrer Kathode an den Emitter des Transistors 26 angeschlossen.

Ein zwischen eine dritte Anzapfung 57 der Leitungsinduktivität 20 und das Abschirmgehäuse 12 geschalteter Vorwiderstand 56 dient zur Entladung des Kondensators 22, wie noch erläutert wird.

Eine elektromagnetisch mit der Leitungsinduktiv!tat 20 gekoppelte Übertragungsspule 58 liefert das Ausgangssignal des Oszillators an die außerhalb des Abschirmgehäuses 12 befindliche Verbraucherschaltung.

Im Diagramm nach Figur 2 sind zwei Sinuskurven 60 und 62 gezeigt, deren Scheitelwerte größer als ein vorbestimmter Spannungspegel 70 bzw. gleich diesem Spannungspegel sind. Die Fläche 64 entspricht demjenigen Teil der Kurve 60, der über den vorbestimmten Pegel 70 hinausreicht.

Im Betrieb wird die Schwingfrequenz des Oszillators 10 durch Einstellen des Schleifers des Potentiometers 50 gewählt, wodurch die Anode der Kapazitätsdiode 16 mit der für die Abstimmung des Resonanzkreises 14 auf die betreffende Frequenz erforderlichen Spannung beaufschlagt wird.

Beim Anlegen der Betriebsspannung B+ gelangt ein im we-

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sentlichen fester Prozentsatz dieser Spannung zur Basis des Verstärkertransistors 26. Bei der im wesentlichen festen oder konstanten Basisspannung ist die Emitterspannung des Transistors 26 um 1 Vg_E (ungefähr 0,6 Volt) niedriger als die Basisspannung.

Außerdem wird beim Anlegen von B+ die Kollektorspannung positiv. Wenn die Spannung am Kollektor positiv wird, tritt an der ersten Anzapfung 32 eine positiv gerichtete Spannung auf. Diese positiv gerichtete Spannung an der Anzapfung 32 induziert ein positiv gerichtetes Signal an der zweiten Anzapfung 46.

J Die Rückkopplungsdiode 48 ist durch die.Emitterspannung

des Transistors 26 sperrgespannt und arbeitet als Rückkopplungskondensator, wobei sie in dieser speziellen Funktion der bei Oszillatorschaltungen mit herkömmlichem Kondensator verwendeten Anordnung gleichartig ist. Wenn daher die Spannung an der zweiten Anzapfung 46 positiv wird, wird auf den Emitter des Transistors 26 eine positiv gerichtete Spannung gekoppelt. Die positiv gerichtete Spannung am Emitter setzt den Basis-Emitter-Strom des Transistors 26 herab und verstärkt damit die positiv gerichtete Spannung am Kollektor, so daß auf diese Weise die für das ungedämpfte Schwingen des Resonanzkreises 14 erforderliche Rückkopplung hergestellt ist.

Wenn im Betrieb des Oszillators irgendein Teil der im wesentlichen sinusförmigen Spannung an der zweiten Anzapfung 46 den Wert der Emitterspannung plus dem Durchlaßspannungsabfall der Rückkopplungsdiode übersteigt (dargestellt als Fläche 64 in Figur 2), so wird die Rückkopplungsdiode für einen Teil der Signalperiode durchlaßgespannt. Durch diese Durchlaßspannung der Rückkopplungsdiode 48 erhält der Ladungsspeicher-Kondensator 22 einen Ladegleichstrom, so daß an der Leitungsinduktivität 20 eine negative Spannung in bezug auf das Abschirmgehäuse erzeugt wird.

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Durch diese negative Spannung an der Leitungsinduktivität 20 wird die gesamte Sperrspannung an der Rückkopplungsdiode 48 erhöht. Im sperrgespannten Zustand weist die Rückkopplungsdiode eine Kapazität auf, die mit zunehmender Sperrspannung abnimmt. Der Emitter des Transistors 26 erhält daher .weniger Rückkopplungsstrom, wenn diese Kapazität abnimmt, so daß die Amplitude des Signals am Kollektor entsprechend abnimmt. Die von der Diode 48 erzeugte negative Spannung.sorgt somit für einen verhältnismäßig konstanten Signalpegel an der zweiten Anzapfung 46.

Bei relativ konstantem Signalpegel an der zweiten Anzapfung 46 herrscht ein verhältnismäßig konstanter Signalpegel an der Kapazitätsdiode 16 bei der jeweiligen Frequenz, auf die der Resonanzkreis abgestimmt ist. Da der Signalpegel an der Kapazitätsdiode 16 relativ konstant gehalten wird, wird die Abstimmung des Oszillators lediglich durch Änderungen der Abstimmspannung, die vom Potentiometer 50 geliefert wird, erheblich verändert.

Der Widerstand 56 bildet einen Entladungsweg für den Ladungaspeicher-Kondensator 22, der sich entlädt, wenn der Signalpegel an der zweiten Anzapfung 46 unter den für die Durchlaßspannung der Diode 48 erforderlichen Wert absinkt. Durch diese Entladung ist für einen Gleichlauf der Ladung des Ladungsspeicher-Kondensators 22 zur Aufrechterhaltung eines verhältnismäßig konstanten Signalpegels an der zweiten Anzapfung 46 gesorgt.

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Claims

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Patentansprüche

^J Oszillatorschaltung mit einem mindestens eine Induktivität und eine Kapazität enthaltenden Resonanzkreis, mit einem Verstärkerelement mit erster, zweiter und dritter Elektrode, mit einer zwischen die zweite und die dritte Elektrode gekoppelten Vorspannanordnung zum Spannen, des Verstärkerelenents in den leitenden Zustand, mit einer den Resonanzkreis an die erste Elektrode des Verstärkerelements ankoppelnden Anordnung und mit einer Rückkopplungsanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsanordnung einen Gleichrichter (4-8) enthält, der zur Aufrechterhaltung von ungedämpften Schwingungen im Resonanzkreis (20, 22) diesen mit der dritten Elektrode des Verstärkerelements (26) koppelt und der außerdem für eine Aufladung der Kapazität (22) sorgt und die Amplitude der auf die dritte Elektrode des Verstärkerelements rückgekoppelten Schwingungen erniedrigt, wenn die Schwingungen im Resonanzkreis in der einen Polaritätsrichtung einen vorbestimmten Pegel übersteigen.

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rüekkopplungsanordnung außerdem einen an die Kapazität angeko-ppelten Widerstand (56) zum Ableiten eines Teils der Ladung der Kapazität enthält.

5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den Resonanzkreis (20, 22) mit der ersten Elektrode des Verstärkerelements (26) koppelnde Anordnung einen Kondensator (34) enthält.

4. Oszillatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannanordnung die zwischen eine Betriebsspannungsquelle (B+) und eine Bezugsspannungsquelle (Masse) geschaltete Reihenschaltung zweier Widerstände (36, 40) enthält, deren

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Verbindungspunkt an die zweite Elektrode des Verstärkerelements (26) angekoppelt ist, derart, daß an der dritten Elektrode des Verstärkerelements eine verhältnismäßig konstante Spannung hergestellt wird.

5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannanordnung außerdem einen zwischen die zweite Elektrode des Verstärkerelements (26) und die Bezugsspannungsquelle (Masse) gekoppelten Ableitkondensator (42) enthält.

6. Oszillatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Verstärkerelement (26) ein Transistor mit Kollektor als erster, Basis als zweiter und Emitter als dritter Elektrode ist.

7. Oszillatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzkreis (20, 22) eine Kapazitätsdiode (16) enthält und daß eine Anordnung (50, 52) zum Koppeln einer Abstimmspannung auf die Kapazitätsdiode vorgesehen ist.

8. Oszillatorschaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit der Induktivität (20) gekoppelte Spule (58) zum Abnehmen des Ausgangssignals des Oszillators.

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