DE2807401C3 - Von einem Startimpuls synchronisierter Oszillator - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen von einem Startimpuls synchronisierten, einen elektronischen Verstärker einschließenden Oszillator.

Derartige Oszillatoren werden benötigt, wenn der Start einer Taktimpulsfolge von einem anderen Ereignis synchronisiert werden soll. Aus der Technik der digitalen Fernmessung ist es nach Borucki/Dittmann »Digitale Meßtechnik«, 2. Auflage, Springer-Verlag 1971, Seite 196, Zeilen 9 und 10 bekannt, einen quarzstabilisierten Oszillator über eine Torschaltung an den Eingang eines Frequenzteilers anzuschließen. Dem Ausgang des Frequenzteilers kann dann eine mit einem Freigabeimpuis der Torschaltung mehr oder weniger genau synchronisierte Taktfrequenz entnommen werden. Die Übereinstimmung des Starts der aus dem Ausgang des Frequenzteilers entnehmbaren Taktimpulse mit dem Freigabeimpuls ist um so besser, je höher das Teilungsverhältnis des Frequenzteilers gewählt ist. In praktischen Fällen muß dieses Teilungsverhältnis mindestens größer als 1 :10 sein. Wird eine schnelle Taktimpulsfolge benötigt, so ist der Quarzoszillator für die Ursprungsimpulsfolge sehr aufwendig, weil er, wenn beispielsweise eine Taktimpulsfolge von 20MHz benötigt wird, mindestens mit einer Frequenz von 200 MHz schwingen muß.

Eine andere Möglichkeit, eine Koinzidenz zwischen dem Beginn einer Taktimpi'lsfolge und einem auslösenden Ereignis herbeizuführen, besteht darin, einen Parallelschwingkreis aus einer Spule und einer Kapazität über einen Schalter an eine Spannung zu legen. Wird dann der Schalter geöffnet, so löst das zusammenbrechende magnetische Feld der Spule einen gedämpften Schwingungszug aus, der durch eine Sekundärspule ausgekoppelt und zu einer Taktimpulsfolge kürzerer Dauer umgeformt werden kann. Für manche Zwecke, z. B. in der Fernwirktechnik, reichen kürzere Taktimpulsfolgen aus. Die Abhängigkeit der Frequenz der Taktimpulsfolge von den Gegebenheiten des Schwingkreises und den Einflüssen seiner Umgebung ist jedoch unerwünscht

In der französischen Auslegeschrift 22 79 254 ist ein Hochfrequenzgenerator zum Antrieb eines Ultrascha-Iizerstäubers beschrieben. Der Hochfrequenzgenerator weist einen durch einen piezoelektrischen Kristall stabilisierten Schwingkreis auf, der über eine Primärspule von einer in einem Thyristor erzeugten niederfrequenten Impulsfolge angestoßen wird. Die Hochfrequenz des Schwingkreises wird an einem in den Schwingkreis eingeschalteten Widerstand abgegriffen und dient dazu, über einen Schmitt-Trigger einen Generator für Niederfrequenzimpulse zu synchronisieren, der seinerseits den Thyristor steuert. Dem Schwingkreis sind im Takte der niederfrequenten Impulsfolge aufeinanderfolgende, gedämpfte Schwingungszüge zu entnehmen.

Diese Art der Schwingungserzeugung wurde beim Gegenstand der französischen Auslegeschrift gewählt, weil der Thyristor über einen Gleichrichter unmittelbar aus dem Netz betrieben werden kann, und damit ein Netzlransformator, der die Betriebsspannung für einen eventuellen Transistor-Hochfrequenzoszillator liefern könnte, eingespart wird.

Der bekannte Hochfrequenzgenerator unterhalt seine Schwingungen durch eine über den Schmitt-Trigger und den Niederfrequenz-Impulsgenerator gegebe-

jo nen Rückkopplungsweg selbst. Eine Synchronisation der Hochfrequenzschwingungen mit einem äußeren Ereignis ist nicht vorgesehen. Auch wenn beispielsweise durch einen Eingriff in den Generator der niederfrequenten Impulsfolge ein äußeres Ereignis in den Schwingkreis eingeführt werden würde, so wäre doch der Start von Hochfrequenzschwingungen durch die im Schwingkreis enthaltene Induktivität verzögert.

In der deutschen Offenlegungsschrift 21 61 960 ist ein Quarzoszillator beschrieben, der außer den unvermeidliehen ScLaltinduktivitäten keine Induktivität enthält. Der Oszillator ist selbstschwingend und wird durch kein äußeres Ereignis synchronisiert. Zwei einander gegenüberliegende Beläge des Quarzkristalls des Oszillators sind über Kondensatoren mil den Eingangsklemmen eines Verstärkcrelementes verbunden. Der Quarzkristall weist zusätzliche Beläge zum Auskoppeln der erzeugten Schwingungen auf. Diese Beläge mit dein zwischen ihnen befindlichen Teil des Quarzes bilden ein Quarzfilter, das im eigentlichen Schwingkreis entstehende Rauschspannungen unterdrückt. Dies ist eine andere Aufgabe als die, welche durch zusätzliche Beläge auf einem piezoelektrischen Körper bei der Erfindung gelöst werden soll.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen von einem Startimpuls synchronisierten Oszillator anzugeben, dessen Frequenzkonstanz mit derjenigen eines Quarzoszillators konkurrieren kann und der nicht so aufwendig wie ein Quarzoszillator mit nachfolgendem Frequenzteiler ist.

Dieses Ziel wird bei einem eingangs erwähnten Oszillator dadurch erreicht, daß ein piezoelektrischer Körper über einen vom Startimpuls sperrbaren Schalter und zwei am Körper einander gegenüberliegende erste Beläge an einer Gleichspannungsquelle liegt und daß jeder von zwei, von dea ersten Belägen galvanisch getrennten zweiten, am Körper einander gegenüberliegenden Belägen mit einer anderen von zwei Eingangsklemmen des Verstärkers verbunden ist.

Der piezoelektrische Körper ist durch das Anlegen einer Gleichspannung mechanisch vorgespannt. Wird die elektrische Spannung zum Zeitpunkt der Schwingungsfreigabe weggenommen, so schwingt der piezoelektrische Körper. Am zweiten Belagpaar kann diese Schwingung wieder als elektrische Schwingung abgenommen werden, ohne daß dieser Schwingung eine von der vorher aufgebrachten Gleichspannung herrührende Abklingfunktion überlagert ist. Gegenüber dem oben geschilderten Parallelschwingkreis wird mit der Erfindung eine um Größenordnungen höhere Frequenzkonstanz der abgenommenen Schwingung erreicht Die Koinzidenz des Startimpulses und des ersten Impulses der vom neuen Osziliator gelieferten Impulsfolgefrequenz läßt gegenüber der eingangs geschilderten Methode der Frequenzteilung nichts mehr zu wünschen übrig. Als piezoelektrischer Körper kann ein Quarzkristall vorgesehen sein. Unter Umständen ist jedoch auch ein Körper aus einer piezoelektrischen Keramik zweckmäßig.

Soll eine von einem Startimpuls ausgelöste dauernde Schwingung erhalten werden, so kann dafür durch einen Rückkopplungszweig vom Ausgang des Verstärkers an die ersten Beläge gesorgt werden.

Als Schalter ist zweckmäßigerweise ein Schalttransistor vorzusehen.

Eine Zeichnung mit drei schemalischen Schaltbeispielen in Fig. 1 bis 3 erläutert mit den Fig. 1 und 2 den Stand der Technik und mit der Fi g. 3 die Erfindung.

In Fig. 1 ist mit I ein quarzstabilisierter Oszillator bezeichnet dessen Ausgang am einen Eingang eiiiar Torschaltung 2 liegt. Ein zweiter, sogenannter Freigabeeingang der Torschaltung ist mit einem Impulsgeber verbunden, dessen Ausgangsimpuls ein Ereignis markiert. Der Ausgang der Torschaltung 2 liegt am Eingang eines Frequenzteilers 3, dessen Teilungsverhältnis größer als 1 :10 zu wählen ist, wenn eine für manche Zwecke brauchbare Synchronisierung des Beginns der Ausgangsimpulsfolge des Frequenzteilers 3 mit dem Freigabeimpuls am Freigabeeingang der Torschaltung 2 vorhanden sein soll.

In F i g. 2 ist ein aus einer Kapazität Cund einer Spule L 1 bestehender Parallelschwingkreis dargestellt, der .mit seinem Fußpunkt über einen Widerstand R V und einen Schalttransistor T an Masse und mit seinem anderen Anschluß an einer Gleichspannung LJ liegt. An die Steuerelektrode des Schalttransistors T kann ein Freigabeimpuls für den Schwingkreis angelegt werden. Dieser Impuls sperrt den Transistor, wobei das zusammenbrechende Magnetfeld der Spule L1 im Schwingkreis eine Schwingung anregt Diese Schwingung wird durch eine Sekundärspule L 2 ausgekoppelt und einem Verstärker V zugeführt; dessen Ausgang wird die gewünschte, mit ihrem Beginn durch den Freigabeimpuls synchronisierte Schwingung entnommen.

In Fig.3 ist ein piezoelektrischer Körper PK mit zwei Belagpaaren Bi und 52 ausgestattet. Die beiden Belagpaare liegen zueinander symmetrisch, was durch die Aufteilung des Belagpaares B 1 angedeutet ist Über einen Widerstand R Vi liegt das Belagpaar Sl an einer Gleichspannung Ui, wobei die Verbindung zur Masse über einen Schalttransistor 71 erfolgt. Das Belagpaar B 2 liegt an den beiden Eingängen eines Verstärkers V1, an dessen Ausgang die beim Sperren des Schalttransistors einsetzende Schwingung entnommen werden kann. Gestrichelt ist zwischen Ausgang und der Spannungszuführung an das Belagpaar B 1 ein Rückkopplungszweig R eingeführt. Er wird angewendet, wenn die ausgelöste Schwingung andauern soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (5)

Patentansprüche:

1. Von einem Startimpuls synchronisierter, einen elektronischen Verstärker einschließender Oszillator, dadurch gekennzeichnet, daß ein piezoelektrischer Körper (PK) über einen vom Startimpuls sperrbaren Schalter (TX) und zwei am Körper (PK) einander gegenüberliegende erste Beläge (ßl) an einer Gleichspannungsquelle (UX) liegt und daß jeder von zwei, von den ersten Belägen

t(B 1) galvanisch getrennten zweiten, am Körper (PK) einander gegenüberliegenden Belägen (B 2) mit einer anderen von zwei Eingangsklemmen des Verstärkers (Vl) verbunden ist.

2. Oszillator nach Anspruch I₁ dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Körper (PK) ein Quarzkristall ist.

3. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der piezoelektrische Körper (PK) aus einer piezoelektrischen Keramik besteht.

4. Oszillator nach Anspruch 1 oder einem der beiden vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückkopplung (R) vom Verslärkerausgang auf die ersten Beläge (B 1) vorgesehen ist.

5. Oszillator nach Anspruch 1 oder einem der vorausgehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter ^T 1) ein Schalltransistor ist.