DE2647219A1 - Oszillatorschaltkreis - Google Patents
OszillatorschaltkreisInfo
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Description
- Oszillatorschaltkreis
- 7 Seiten Beschreibung 5 Patentansprüche Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Oszillatorschaltkreis mit einem piezoelektrischen Element, das mit einem Verstärker parallelgeschaltet ist, der mindestens einen Eingangsanschluß, einen Ausgangsanschluß und zwei mit den beiden Polen einer elektrischen Energiequelle verbundene Speiseanschlüsse, mindestens einen mit einer Steuerelektrode und einer Ausgangselektrode versehenen Transistor und Polarisationsmittel zum Festlegen des Wertes der Gleichstromkomponente des Potentials der Elektroden aufweist.
- Ein solcher an sich bekannter Oszillator, der gewöhnlich zur Lieferung eines periodischen elektrischen Signals mit bestimmter Frequenz verwendet wird, ist in Fig. 1 der Zeichnung schematisch dargestellt.
- In diesem Beispiel besteht der Oszillator aus einem Verstärker A und einem piezoelektrischen Element Q, die parallel geschaltet sind.
- Der Verstärker A hat einen Eingangsanschluß E, einen Ausgangsanschluß S und zwei Speiseanschlüsse B- und B+. Weiterhin umfaßt er einen MOS-Transistor T, dessen Quelle an den ersten Speiseanschluß B- des Schaltkreises angeschlossen ist. Der Abfluß D dieses Transistors wird als Ausgangselektrode verwendet, und diese ist mit dem Ausgangsanschluß S des Verstärkers verbunden. Die Steuerelektrode G dieses Transistors ist mit dem Eingangsanschluß E verbunden. Eine Stromquelle I ist zwischen dem zweiten Speiseanschluß B+ und dem Abfluß D des Transistors angeschlossen. Im vorliegenden Beispiel wird sie auf nicht beschriebene Weise von einem Detektorschaltkreis C für den Impulsgipfel gesteuert, dessen Eingang an den Ausgangsanschluß .5 angeschlossen ist, der auch festgelegt sein kann.
- Ein zwischen der Steuerelektrode G und der Ausgangselektrode D angeschlossener Polarisationswiderstand R legt den Wert der Gleichstromkomponente des Potentials dieser beiden Elektroden fest und gewährleistet auf diese Weise das Anlaufen der Oszillationen und den fehlerfreien Betrieb des Schaltkreises.
- Zwischen den Anschlüssen des Eingangs E bzw. Ausgangs S und dem Speiseanschluß B- angeschlossene Kondensatoren C1 und C2 gewährleisten in Verbindung mit dem piezoelektrischen Element Q die Phasenverschiebung der Spannungen und der erforderlichen Ströme zur Erhaltung der Oszillation auf der gewünschten Frequenz.
- In einer anderen, nicht dargestellten Ausführungsform dieser Art von Oszillatoren wird die Stromquelle I durch einen Transistor ersetzt, dessen Quelle mit dem Speiseanschluß B+ und dessen Abfluß und Steuerelektrode mit dem Abfluß und mit der Steuerelektrode des Transistors T verbunden ist. Der Detektor C für den Impulsgipfel wird dann weggelassen.
- Da der Betrieb derartiger Oszillatoren bekannt ist, wird er hier nicht im einzelnen beschrieben. Es ist jedoch festzustellen, daß der Wert der Gleichstromkomponente des Potentials der Steuer- und Ausgangselektroden eine erstrangige Rolle für den genauen Betrieb des Schaltkreises spielt. Eine selbst nur geringe Abänderung dieser Gleichstromkomponente kann zum Stillstand der Oszillationen und vor allem zu Schwierigkeiten beim Anlaufen des Oszillators führen.
- Sämtliche in diesem Schaltkreis vorhandenen Impedanzen sind recht hoch (der Widerstand R kann beispielsweise einen Wert zwischen 10 und 1000 Mega-Ohm haben). Daher kann der Wert dieser Gleichstromkomponente sehr leicht durch das Vorhandensein möglicher Ableitwiderstände verändert werden, die in Fig. 1 mit F1, F2, F3 und F4 bezeichnet sind. Diese Widerstände, die jedoch nicht immer sämtlich vorhanden sind, können durch die Feuchtigkeit, die Verschmutzung an den Anschlüssen des Schaltkreises oder durch die Alterung der Isolierung oder auch durch ein zusammenfallen dieser Ursachen hervorgerufen werden.
- Die Erfahrung zeigt, daß Ableitwiderstände, deren Wert nur 20 Mega-Ohm beträgt, schon für den guten Betrieb des Oszillators schädlich sein können.
- Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Oszillator der eingangs erwähnten Art zu schaffen, in dem der Einfluß der Ableitwiderstände völlig vernachlässigbar ist, selbst wenn ihr Wert relativ niedrig ist.
- Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Verstärker eine Abkupplungseinrichtung aufweist, um eine Veränderung der Gleichstromkomponente des Potentials der Steuer- und Ausgangselektroden unter dem Einfluß von Ableitwiderständen zu verhindern, die zwischen den Eingangs-und Ausgangsanschlüssen und den Speiseanschlüssen des Verstärkers auftreten können.
- In bevorzugten Ausfllhrungsformen des Oszillatorschaltkreises entsprechend der Erfindung besteht die Abkupplungseinrichtung aus einem zwischen dem Eingangsanschluß und der Steuerelektrode oder zwischen dem Ausgangsanschluß und der Ausgangselektrode in Serie geschalteten Kondensator oder auch aus zwei jeweils wie angegeben geschalteten Kondensatoren.
- Die erfindungsgemäße Vorrichtung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung dieser bevorzugten Ausführungsformen des Oszillatorschaltkreises.
- Hinsichtlich dieses Verfahrens wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, daß der Verstärker durch einen Integrationsvorgang aller seiner Komponenten auf demselben Substrat erhalten wird, wobei der oder die Abkupplungskondensatoren durch den gleichen Vorgang und auf dem gleichen Substrat erhalten werden.
- In Fig. 2 der Zeichnung ist eine erfindungsgemäße Ausführungsform des Oszillators dargestellt.
- Der in Fig. 2 dargestellte Oszillator hat die gleichen Teile wie der in Fig. 1 dargestellte, die mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind. Sein Verstärker hat darüber hinaus zwei Kondensatoren C3 und C4, von denen der eine zwischen dem Eingangsanschluß E und der Steuerelektrode G und der andere zwischen der Ausgangselektrode D und dem Ausgangsanschluß S in Serie geschaltet sind. Das Vorhandensein dieser Kondensatoren macht das Potential der Steuerelektrode G und der Ausgangselektrode D ständig völlig unabhängig von dem Potential des Eingangsanschlusses E und des Ausgangsanschlusses S des Verstärkers.
- Man sieht also, daß selbst dann, wenn Ableitwiderstände zwischen diesem Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und dem einen oder anderen der Speiseanschlüsse vorhanden sind, der Betrieb des Oszillators überhaupt nicht gestört wird.
- Diese Kondensatoren stellen offensichtlich eine Impedanz in Wechselstrom dar; diese ist jedoch ausreichend schwach für Frequenzen von einigen Kilohertz, um den Betrieb des Oszillators nicht zu beeinträchtigen. Beispielsweise hat ein Kondensator von 5 pF bei 32 kHz nur eine Impedanz von 1 Mega-Ohm, was in bezug auf die Impedanz beispielsweise des Widerstandes R oder die der Steuerelektrode G des Transistors vernachlässigbar ist.
- Laborversuche haben gezeigt, daß der Betrieb eines mit diesen Abkupplungskondensatoren versehenen Oszillators noch mit Ableitwiderständen von nur 1 Mega-Ohm zufriedenstellend arbeitet.
- Die vorstehende Beschreibung ist natürlich in keiner Weise beschränkend; die Erfindung kann auch mit weiteren Abänderungen ausgeführt werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung verlassen wird.
- Insbesondere ist es nicht immer erforderlich, die beiden Kondensatoren C3 und C4 gleichzeitig zu verwenden. Beispielsweise können entsprechend der mechanischen Konstruktion des Gehäuses oder der Oszillatoranschlüsse die Gefahren des Auftretens von Ableitwiderständen unterschiedlich sein, und man kann möglicherweise nur den einen oder den anderen Kondensator vorsehen.
- Ebenso können diese Abkupplungskondensatoren mit Gewinn in Oszillatoren verwendet werden, die entsprechend anderen Schaltbildern ausgeführt werden oder die bipolare Transistoren anstelle des MOS-Transistors im oben beschriebenen Beispiel verwenden.
- Außerdem muß festgestellt werden, daß, wenn der Oszillator, wie dies gegenwärtig häufig der Fall ist, durch Diffusions-oder Maskierungstechniken hergestellt werden soll, damit er in Form eines integrierten Schaltkreises erhalten wird, möglicherweise auch mit anderen Elementen, mit denen er verbunden werden könnte, das Vorhandensein der Kondensatoren C3 und C4 zur Abkupplung nicht hinderlich ist; ihr Wert ist tatsächlich ausreichend schwach, so daß sie durch Verwendung der gleichen Techniken und auf dem gleichen Substrat realisiert werden können wie die anderen Schaltkreiselemente. Mit anderen Worten, der Verstärker wird durch einen Integrationsvorgang aller seiner Komponenten auf dem gleichen Substrat erhalten, und auch die Abkupplungskondensatoren werden durch das gleiche Verfahren und auf dem gleichen Substrat erhalten.
- Patentansprüche: L e e r s e i t e
Claims (5)
- Patentansprtiche S Oszillatorschaltkreis mit einem piezoelektrischen Element, das mit einem Verstärker parallelgeschaltet ist, der mindestens einen Eingangsanschluß einen Ausgangsanschluß und zwei mit den beiden Polen einer elektrischen Energiequelle verbundene Speiseanschlüsse, mindestens einen mit einer Steuerelektrode und einer Ausgangselektrode verbundenen Transistor und eine Polarisationseinrichtung zum Festlegen des Wertes der Gleichstromkomponente des Potentials der Elektroden aufweist, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t, daß der Verstärker eine Abkupplungsein richtung aufweist, um eine Veränderung der Gleichstromkomponente unter Einwirkung von Ableitwiderständen zu verhindern, die zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlüssen und den Speiseanschlüssen auftreten können.
- 2. Oszillatorschaltkreis nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abkupplungseinrichtung aus einem zwischen dem Eingangsanschluß und der Steuerelektrode in Serie geschalteten Kondensator besteht.
- 3. Oszillatorschaltkreis nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abkupplungseinrichtung aus einem zwischen dem Ausgangsanschluß und der Ausgangselektrode in Serie geschalteten Kondensator besteht.
- 4. Oszillatorschaltkreis nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß die Abkupplungseinrichtung aus einem ersten zwischen dem Eingangsanschluß und der Steuerelektrode in Serie geschalteten Kondensator und einem zweiten zwischen dem Ausgangsanschluß und der Ausgangselektrode in Serie geschalteten Kondensator besteht.
- 5. Verfahren zur Herstellung eines Oszillatorschaltkreises nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der Verstärker durch einen Integrationsvorgang aller seiner Komponenten auf demselben Substrat erhalten wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t, daß der oder die Abku»plungskondensatoren auf dem gleichen Substrat verwirklicht und im Laufe des gleichen Verfahrens wie der Verstärker erhalten werden.
Applications Claiming Priority (1)
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Cited By (2)
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DE3136300A1 (de) * | 1980-09-19 | 1982-04-29 | Ebauches Electroniques S.A., 2074 Marin, Neuchâtel | "antriebsschaltung fuer einen oszillator mit niedrigem stromverbrauch" |
US5457434A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-10 | At&T Global Information Solutions Company | Integrated circuit oscillator with high voltage feedback network |
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- 1976-06-28 CH CH824076A patent/CH594317A5/xx not_active IP Right Cessation
- 1976-10-15 DE DE19762647219 patent/DE2647219A1/de active Pending
-
1977
- 1977-06-20 JP JP7226877A patent/JPS532058A/ja active Pending
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---|---|---|---|---|
DE3136300A1 (de) * | 1980-09-19 | 1982-04-29 | Ebauches Electroniques S.A., 2074 Marin, Neuchâtel | "antriebsschaltung fuer einen oszillator mit niedrigem stromverbrauch" |
US5457434A (en) * | 1994-03-31 | 1995-10-10 | At&T Global Information Solutions Company | Integrated circuit oscillator with high voltage feedback network |
Also Published As
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JPS532058A (en) | 1978-01-10 |
CH594317A5 (de) | 1978-01-13 |
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