DE2449376A1 - Schaltungsanordnung zur stabilisierung von strom- oder spannungsamplituden von oszillatoren - Google Patents

Description

• B E S C H R E I B U N G Schaltungsanordnung zur Stabilisierung von Strom- oder Spannungsamplituden von Oszillatoren Bei der Verwendung von HF-Oszillatoren, insbesonders in batteriebetriebenen Tonbandgeräten ist es meist unumgänglich, Stabilisierungsma ßnahmen vorzusehen, wenn man im Intereese einer optimalen Einhaltung des HF-Vormagnetisierungsstromes die Amplitude der vom Ossillator erzeugten Spannung, bzw. des Stromes über einen längeren Zeitraum konstant halten möchte.
• Einfluß nehmende Größen sind hauptsächlich die Schwankungen der Versorgungsspannung, die Umgebungstemperatur und eine wechselnde Belastung des Oszillator-Ausganges.
• Es sind verschiedene Schaltungen bekannt geworden, die mit Hilfe von Stabilisi erungselementen, wie z.B. Z-Diod.er und Thermistoren, die Betriebsbedingungen des Oszillators bei konstanter Belastung verbessern.
• Will man darüberhinaus Lastschwankungen auskompensieren, kommt man nicht umhin, einen zusätzlichen Regelkreis zu benützen, in dem ein bestimmter Teil des beeinflußten Ausgangssignals einem Stellglied zugeführt wird, welches über eine Rückwärtsregelung die Arbeitspunkteinstellung des Oszillators entsprechend der stattgefundenen Belastungsänderung nachstenert.
• Fig. #\ zeigt den schematischen Aufbau einer Schaltung, von der vorliegende Erfindung als derzeitigen Stand d.er Technik ausgeht.
• Der HF-Oszillator (1) wird über eine S@abilisierschaltung (2) an die Klemme (3) der Versorgungsspannung UB angeschlossen. Die Schwankungen + Au dieser Spannungsquelle werden in der Stabilisierschaltung (2) auf eine unbedeutende Restschwankung + aus reduziert.
• Im Oszillator (1) selbst ist ein Bauteil (4) angebracht, das die Temperatureinflüsse auf die temperaturempfindlichen Bauteile des Oszillators durch eine gegensinnige Temperaturabhängigkeit auskompensiert.
• An den Ausgang 5 des HF-Oszillators sind als Lastwiderstand RL z.B.
• ein Aufsprechkopf (6) und ein Löschkopf (7) angeschlossen. Laständerungen, z.B. durch Abschalten des Löschkopfes (7) bewirken eine Änderung der Ausgangssnannung. Führt man einen Teil des Oszillator-Ausgangssignals über das Justierelement (8) in einen Regel-Baustein (9), so besteht die Möglichkeit, nach einer Gleichrichtung über die Diode (,\O) und Siebung mit dem Rondensator (11), aus der zugeführten hochfrequenten Spannung eine Stellgröße abzuleiten, die den selbstanschwingenden Oszillator (1) über einen Anschluß (12) so nachsteuert, daß sich die ursprüngliche Ausgargsspannung an Klemme 5 wieder einstellt.
• Ein Nachteil dieser Schaltungsanordnung liegt einerseits im relativ schlechten Wirkungsgrad, andererseits in der durch die erforderliche Siebung (11) im Regelbaustein bedingte verzögert einsetzende Musregelzeit.
• Di.e Aufgabe der Erfindung besteht darin, die Ausgangsspannung, bzw.
• den Ausgangsstrom eines HF-Oszillators bei bestmöglichem Wirkungsgrad mit einfachen Mitteln weitgehend unabhängig von Schwankungen der Versorgungsspannung UB, der Umgebungstemperatur # und von Laständerungen zu machen.
• Die Erfindung bezieht sich auf eine im vorbeschriebenen Sinne durchgeführte Modifikation der Schaltungsanordnung eines Gegentakt-Oszillators nach Fig. 2. Diese, dem Stand der Technik entsprechende Oszillstorschaltung benutzt jeweils einen Spannungsteiler aus einem Ohmschen Widerstand (R1 od. R2) und einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diodenkette (D1 od. D2) zwischen dem Pluspol der Versorgungsapannung UR und Masse in der Weise, daß die Basen der im Gegentakt arbeitenden Transistoren T1 und T2 an den Verbindungspunkt der beiden Baue]emente gelegt ist. So ergibt sich bereits die stabilisierende Wirkung bei Schwankungen der Versorgungsspannung dadurch, daß z.B. mit Steigen der Oszillator-=mplitude bei steigerder Versorgungsspannung UB auch der Gleichspannungsanteil am Emitter-Widerstand R 3 steigt und der Basisstrom bei gleichbleibender Basisspannung kleiner wird.
• Obwohl sich ein derartiger Oszillator, in einfacher Dimensionierung sicher anschwingend für einen relativ weiten Frequenzbereich, z.B.
• als kombinierter Lösch- und Vormagnetisierungs-OEzillator einsetzen läßt, ist die Stabilität der Ausgangsamplitude bei Laständerungen unter höheren Ansprüchen ohne zusätzliche Maßnahmen nicht ausreichend. Das Prinzip einer automatischen Anpassung an wechselnde Belastungsfälle wird. anhand einer Schaltungsmodifikation zu Big. 2 in Fig. 3a dargestellt. Die Mittelpunkte A u. B der beiden Diodenketten D1 u. D2 werden zusammengefßt und über die variable Spannungsquelle U an Masse gelegt.
• Diese Spannung, die durch eine von der Laständerung beeinflußten Steuergröße St variiert wird, stellt einen Transistorarbeitspunkt ein, durch den die Auswirkung der Laständerung auskompensiert wird.
• Die Erfindung, die zu einer praktischen Lösung fiihrt, geht von dem Gedanken aus, daß sich durch eine lastabhängige Spannungssteuerung an den Basen die gewünschte Amplitudenstabilität der Ausgangsspannung durch periodenweises Laden (I1 + I2) und Entladen (I3) eines Speicherkondensators C im Fußpunkt der zusammengefaßten Diodenketten D1 - D2 erreichen läßt, Fig. 3b.
• Die Steuergröße St resultiert in beiden Fällen aus einer durch die Belastungsänderung hervorgerufenen Amplitudenänderung der Ausgangsspannung UHF Die Erfindung benutzt zur lastenabhängigen Steuerung des Fußpunktpotentials einen wechselstromgesteuerten Transistor.
• Dieser, in Abb. 4 als T3 bezeichnete Transistor ist mit seinen Collector- und Emitteranschlüssen dem Kondensator C parallel geschaltet;.
• Die dem Sekundärkreis am Anschluß galvanisch entnommene HF-Wechsel spannung wird über einen Einatellregler Rv der Basis dieses Transistors T3 zugeführt, wobei der von der Basis gegen Nasse geschaltete, in Verbindung mit Rv als Spannungsteiler wirkende Widerstand RB so dimensioniert ist, daß der Transistor T3 in jeder positiven Halbwelle der HF-Wechselspannung nach Überschreiten der Schwellspannung UBEs zeitlich mehr oder weniger begrenzt durchgesteuert wird und für diese Zeit tR, gemäß Funktionsprinzip nach Abb. 3b, a]s Entladewiderstand für da Kondensator C wirkt. Zweckgebunden wird der Spannungsteiler Rv/RB so dimensioniert, daß sich bei der Nenn-Ausgangsspannung des Oszillators die Besisspannung A und damit die Entledezeit tRA einstellt, (s. Abb. 5). Während ein Absi@ken der BF-Amplitude den Kurververlauf B und eie entsprechend kurze Entladezeit tRB herbeiführt, hat ein Ansteigen z.B. auf die Spannung C, die entsprechend längere Entladezeit tRC zur Folge.
• Die Regelvorgänge verlaufen sowohl bei betriebsbedingter Lastals auch Versorgungsspannungsänderungen ohne Regelzeitverzögerung so schnell, daß sich praktisch keine Abweichungen der gewünschten Betriebswerte im Ausgangskreis ergeben.
• So bleibt z.B. die Abweichung der Ausgangsamplitude bei Betriebsspannungsschwankungen von + 25% <0,2 db. Auch b-ei einer Leständerung von 100% ändert sich die HF-Ausgangsamplitude höchstens um 0,3 db.
• Parallel zum Kondensator C ist ein Widerstand R4 geschaltet, der zur Entladung des Kondensators C bei abgeschaltetem Oszillator dient. Sein Widerstandswert ist so bemessen, daß die Entladezeitkonstante # = R4, C groß ist gegen die Periodendauer der HF-Schwingung. Durch diese zusätzliche Maßnahme wird bei der Inbetriebnahme ein weiches Anschwingen des Oszillators erreicht, das sich bei. Verwendung des Oszillators in einem Tonbandgerät durch eine Knackfreiheit während der Aufzeichnung auswirkt, In einer weiteren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung läßt sich eine zusätzliche Temperaturstabilität der Gesamtanordnung dadurch erreichen, daß der Basisvorwiderstand Rv in 2 Einzelwiderstände aufgeteilt wird und vom Verbindungspunkt dieser Widerstände ein temperaturabhängiges Bauelement mit dem gleicher Temperatur-Koeffizienten des Schalttransistors gegen Masse geschaltet wird.

Claims (4)

1. P A T E N T A N S P R Ü C H E

   ============================= 1. Schaltungsanordnung mit mindestens einem Transistor zur Erzeugung einer Last- u. Versorgungsspannungsabhängigen HF-Ausgangs-Amplitude, dadurch gekennzeichnet, daß die Basisspannung des Transistors oder der Transistoren in Abhängigkeit der erzeugten HF-Ausgangsamplitude mit Hilfe eines, in die Basis-Masse-Strecke in Reihe mit einer in Durchlaßrichtung geschalteten Diode eingefügten Speicherkondensators durch eine der Halbwellen der rückgeführten HF-Ausgangsspannung fortlaufend angesteuerten Schalttransistors automatisch so variiert wird., daß sich am Schaltungsausgang eine konstante HF-Amplitude, bzw. ein kcnstarter HF-Stron einstellt.
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die rückgeführte regelnde Stellgröße aus dem HF-Ausgangsstrom abgeleitet wird, in der For.l, daß die Steuerspannung für den Schalttransistor an einem in den Lastkreis eingefügte Meßwiderstand. abgenommen wird.
3. 3. Scha].tungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß in die Zuleitung zum Schalttransistor ein Spannungsteiler mit mindestens einem temperaturadäquater Bauteil eingefügt wird.
4. 4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der das Basispotential steuernde Schalttransistor mit seinem Basiespannungsteiler durch einen Spannungsteiler mit einen spannungsabhängigen Bauteil (z.B. VDR) ersetzt wird.