DE2632645B2 - Geregelter Transistoroszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen geregelten Transistoroszillator mit einer kapazitiven Dreipunktschaltung und mit einem Trennverstärker sowie mit einem in Abhängigkeit von der Ausgangswechselspannung des Oszillators gesteuerten Regelwiderstand und einer Zenerdiode als Referenzspannungsquelle.

Ein derartiger Oszillator ist aus der Zeitschrift »Frequenz« 24 (1970), Seiten 357 bis 363 bekannt.

Aus der DE-OS 24 08 991 ist weiter ein Oszillator mit einem Schwingtransistor in Collpits-Schaltung bekannt. In dieser liegt dem Schwingkreis ein weiterer Transistor parallel, so daß eine einem Differenzverstärker ähnliche Anordnung entsteht. In Abhängigkeit von der Basisspannung des weiteren Transistors erfolgt eine Änderung der Stromaufteilung zwischen den beiden Transistoren, wodurch mit wachsendem Strom durch den weiteren Transistor die Ausgangsamplitude des Oszillators absinkt, so daß sich diese auf einen konstanten Wert einregelt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Ortungsoszillator mit geringer Betnebsstromaufnahme zu schaffen.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung der eingangs genannte Oszillator derart ausgebildet, daß die Emitter-Kollektorstrecke des Schwingtransistors sowie dessen Emitterwiderstand, die Emitter-Kollektorstrecke des Transistortrennverstärkers sowie dessen Emitterwiderstand und die Zenerdiode gieichstrommäßig in Reihe geschaltet sind und daß parallel zu dem aus der Emitter-Kollektorstrecke des Schwingtransistors und dessen Emitterwiderstand bestehenden Teil der Reihenschaltung der in Abhängigkeit von der Ausgangswechselspannung des Oszillators gesteuerte Widerstand liegt.

Durch diese Maßnahme erhält man einen Oszillator mit äußerst geringer Betnebsstromaufnahme.

Der gesteuerte Widerstand kann bei einer Weiterbildung der Erfindung die Emitter-Kollektorstrecke eines weiteren Transistors sein, dessen Basis über einen zusätzlichen Transistor angesteuert ist, wobei die Basis des zusätzlichen Transistors über einen Spitzenwert-Gleichrichter, an dem eingangsseitig die Ausgangswechselspannung des Trennverstärkers liegt, angesteuert ist.

Bildet man den Transistoroszillator so aus, daß der Schwingquarz der Oszillatorstufe zwischen der Basis des Schwingtransistors und dem Emitter des Transistors des Trennverstärkers liegt, so kann man die selektiven Eigenschaften des Quarzes zur Siebung in der Trennverstärkerstufe mit ausnutzen.

Zweckmäßigerweise wird der Transistoroszillator derart ausgebildet, daß die Basis des Schwingtransistors am Abgriff eines Spannungsteilers liegt, daß das eine Ende dieses Spannungsteilers mit dem Kollektor und das andere Ende mit dem Emitter des Schwingtransistors verbunden ist und daß beide Widerstände des Spannungsteilers gleich groß sind.

Anhand von Ausführungsbeispielen nach den F i g. I und 2 wird die Erfindung näher erläutert.

Der Schwingtransistor Π bildet zusammen mit den Kondensatoren Ci und Cl eine kapazitive Dreipunktschaltung, die den Schwingquarz Q mit einer Lastkapazität entsprechend der Serienschaltung der Kondensatoren CX und C2 zieht. Der Schwingquarz Q liegt nicht wie üblich einpolig am Massepotential, sondern am Emitter des Trennverstärkertransistors T2, dessen Basis über den Kondensator C3 nach Masse abgeblockt ist. Dieser Verstärker arbeitet demnach in Basisschaltung, wobei am Kollektor ein Schwingkreis mit kapazitiver Spannungsteilung zur Ankopplung der Last dient.

Die Betriebsgüte dieses auf die Schwingfrequenz von z.B. 3,9 MHz abgestimmten Kreises liegt unter 15, damit die Frequenzen 3,8 MHz und 4,0MHz noch innerhalb der 3-dB-Bandbreite liegen, wodurch ein Quarzwechsel in diesem Bereich möglich ist. Der dominierende Anteil der Kreisbelastung des Schwingkreises L, C5, CS entsteht durch die Parallelschaltung von Widerstand R10 und Widerstand R 9. Diese Widerstände dienen, wie später noch beschrieben wird, der Vorspannungserzeugung in der Amplitudenregelstufe mit den Transistoren Γ3 und Γ 4. Der Schwingquarz ist mit dem Eingangswiderstand der Basisschaltung von ca. 15 Ω abgeschlossen, der etwa um den Faktor 4 unter dem maximal möglichen Serienresonanzwiderstand liegt.

Die Grundwelle der verklirrten Oszillatorspannung zwischen Masse und der Basis des Schwingtransistors

Tl wird niederohmig über den Quarz in den Emitter des Trennverstärkertransistors 7"2 eingespeist Die Oberwellen erster und zweiter Ordnung sind jedoch nur über die Parallelkapazität des Schwingquarzen vergleichsweise hochohmig an diesen Emitter angekoppelt. Das bedeutet, daß der Klirrfaktor des Einitterstromes des Trennverstärkertransistors 7"2 deutlich unter dem der Oszillatorspannung liegt.

Der Kollektorgleichstrom des Trennverstärkertransistors 7"2 itt im Interesse eines hohen Klirrabstandes genügend groß gegenüber der Wechselstromamplitude. Durch den Schwingkreis erfolgt eine weitere Selektion zur Erzielung des geforderten Klirrabstandes (z. B. > 40 dB).

Die Regelung der Schwingstufe erfolgt durch Abwärtsregeln des Betriebsstromes des Schwingtransistors Ti.

Fig.2 zeigt ein vereinfachtes Schaltbild zur Erklärung der Wirkungsweise der Regelung.

Igt ist in erster Näherung konstant, unter der Voraussetzung, daß der Diodenstrom li>< h. ist und die Diodenspannung Uo konstant ist. Somit ist der Transistor TT. auch als Konstantslromquelle geschaltet. Es erfolgt sodann eine Stromteilung zwischen dem Transistor Tl und dem einstellbaren Widerstand R. Durch die Beschallung von Transistor TX mit zwei gleich großen Spannungsteilerwiderständen R 2 ind R 3 entsteht eine Einprägung der Kollektor-Emitterspannung, die etwa den doppelten Wert der Basis-Emitterspannung hat.

Wenn der einstellbare Widerstand z. B. so niederohmig wird, daß der Spannungsabfall an ihm < 1,2 V wird.

dann geht der Strom Ic des Transistors Ti auf Null zurück.

Für die weitere Betrachtung ist wieder Fig.! erforderlich. Der Regelwiderstand wird durch den Regeltransistor Γ3 ersetzt.

Die Diode D 3 und der Kondensator C9 bilden den Spitzenwertgleichrichter, wobei durch die Widerstände R9 und R 10 die Diode in Sperrichtung vorgespannt wird.

Die Schwellspannungen der Emitter-Basis-Diode des Transistors Γ4 und der Diode D 3 und deren Temperaturkoeffizienten kompensieren sich.

Die Gleichspannung an dem Widerstand R 10 ist die Referenzspannung der Regelung. Die Ausgangswechselsoannung wird über den Kondensator ClO an die Referenzspannung angekoppelt.

Wenn beim Anschwingvorgang die Amplitude am Schwingkreis den Wert der Spannung am Widerstand R 10 überschreitet, beginnt die Diode D3 zu leiten. Der Transistor 7*4, der über den Widerstand R 8 durchgeschaltet war, wird gesperrt, wodurch der Kollektorstrom absinkt. Gleichzeitig wird der Transistor Γ3 leitend und sein Kollektorstrom steigt, was wiederum zur Folge hat, daß der Kollektorstrom des Transistors T\ und seine Verstärkung sinken. Somit wird erreicht, daß sich die Schwingamplitude des Transistors Ti auf ihren stationären Wert begrenzt. Der Widerstand R 7 und der Kondensator CS sind eine Wechselspannungsgegenkopplung mit niederer Grenzfrequenz zur Erzielung einer ausreichenden Stabilität der Amplitudenregelung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Geregelter Transistoroszillator mit einer kapazitiven Dreipunktschaltung und mit einem Trennverstärker sowie mit einem in Abhängigkeit von der Ausgangswechselspannung des Oszillators gesteuerten Regelwiderstand und einer Zenerdiode als Referenzspannungsquelle, dadurch gekennzeichnet, daß die Emitter-Kollektorstrekke des Schwingtransistors (Tl) sowie dessen Emitterwiderstand (Ri), die Emitter-Kollektorstrecke des Transistortrennverstärkers (T2) sowie dessen Emitterwiderstand (R 4) und die Zenerdiode (Z) gleichstrommäßig in Reihe geschaltet sind und daß parallel zu dem aus der Emitter-Kollektorstrekke des Schwingtransistors (Tl) und dessen Emitterwiderstand (R 1) bestehenden Teil der Reihenschaltung der in Abhängigkeit von der Ausgangswechselspannung des Oszillators gesteuerte Widerstand (R) liegt.

2. Geregelter Transistoroszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der gesteuerte Widerstand (R) die Emitter-Kollektorstrecke eines weiteren Transistors (T3) ist, dessen Basis über einen zusätzlicher Transistor (TA) angesteuert ist, und daß die Basis des zusätzlichen Transistors (T4) über einen Spitzenwert-Gleichrichter (D3, C9), an dem eingangsseitig die Ausgangswechselspannung des Trennverstärkers liegt, angesteuert ist.

3. Geregelter Transistoroszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwingquarz (Q) der Oszillatorstufe zwischen der Basis des Schwingtransistorc (TX) und dem Emitter des Transistors (T2) des Trennverstärkers liegt.

4. Geregelter Transistoroszillator nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis des Schwir.gtransistors (TX) am Abgriff eines Spannungsteilers (R 2, R 3) liegt, daß das eine Ende dieses Spannungsteilers (R 2, R 3) mit dem Kollektor und das andere Ende mit dem Emitter des Schwingtransistors (Ti) verbunden ist und daß beide Widerstände des Spannungsteilers (R 2, R 3) gleich groß sind.