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Transistor-Oszillatorschaltung
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Die Erfindung betrifft eine Transistor-Oszillatorschaltung, bei der
der schwingkreis- bzw. quarzgesteuerte Oszillator durch einen rückgekoppelten Differenzverstärker
gegeben und zur Beaufschlagung einer Mischstufe vorgesehen ist.
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Solche Schaltungen lassen sich z. B. in der Rundfunk-bzw. in der Fernsehtechnik
einsetzen. Einzelheiten hinsichtlich des Aufbaus von auf der Grundlage eines Differenzverstärkers
liegenden Oszillatoren in Bipolartechnik sind z. B. aus Funkschau (1971), H. 15,
5. 465 und 466 bekannt. Solche Oszillatoren sind sowohl für den Betrieb mit parallel-
als auch mit seriell aufgebauten Schwingkreisen geeignet und arbeiten trotz ihres
einfachen Aufbaus selbst bei stark unterschiedlichen Resonanzwiderständen einwandfrei
ohne daß es zur Entstehung von Kippschwingungen kommt. Außerdem ist die Amplitude
am Schwingkreis stabilisiert und die Schaltung weitgehend monolithisch zusammenfaßbar.
Verwendet man jedoch den Oszillator zur Beaufschlagung einer Mischstufe insbesondere
in einer integrierten Oszillator-Tuner-Mischerschaltung, so wird bei Anwendung der
üblichen Schaltungsweisen bei weitem nicht das Optimum hinsichtlich der Unterdrückung
der Wirkung des Eingangssignals bzw. Oszillatorsignals auf den Ausgang der Mischstufe
und damit auf die Wiedergabequalität des eine solche Schaltung verwendenden Rundfunk-
oder Fernsehempfängers erreicht. Auch hinsichtlich der Unterdrückung des Oszillatorrauschens
sind die bekannten Schaltungen dieser Art verbesserungsbedürftig. Hier greift nun
die vorliegende Erfindung ein.
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Die Erfindung sieht zur Verbesserung einer Transistor-Oszillatorschaltung
der eingangs definierten Art vor, daß der stromführende Ausgang der beiden den Oszillator
bildenden Transistoren sowohl an je einen Eingangsanschluß der symmetrisch ausgebildeten
Mischstufe als auch über Je einen Tiefpaß an je einen Eingang eines gemeinsamen
Regelverstärkers gelegt und der Ausgang dieses Regelverstärkers auf den Oszillator
im Sinne einer Gegenkopplung rückgekoppelt ist.
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Die Erfindung wird nun anhand der Figuren 1 und 2 näher beschrieben.
Zunächst wird auf Fig. 1 Bezug genommen, in der das allgemeine Prinzip der erfindungsgemäßen
Transistor-Oszillatorschaltung dargestellt ist, während in Fig. 2 eine besonders
günstige Ausgestaltung in ihren Details gezeigt ist. Die beiden Ausführungen sind
mittels Bipolartransistoren zu realisieren. Zu bemerken ist je- .
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doch in diesem Zusammenhang, daß sowohl der Oszillator, als auch die
Mischstufe und die für die Gegenkopplung auf den Oszillator einzusetzenden Schaltungsteile
sich auch in MOS-Technik realisieren lassen.
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Die beiden den Oszillator- bei der Schaltung gemäß Fig. 1 bildenden
Bipolartransistoren T1 und T2 sind einander gleich und vom npn-Typ. Sie sind mit
ihren Emittern verbunden und über einen Widerstand R1 an das als Bezugspotential
(Masse) dienende zweite Betriebspotential gelegt, das von einer Gleichspannungsquelle
Ul zur Verfügung gestellt ist. Der das erste Betriebspotential liefernde andere
Pol der Gleichspannungsquelle U7 liegt über je einen Widerstand R7 bzw. R8 am Kollektor
des Transistors T1 bzw. T2 des Oszillators.
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Die Basis des Transistors T1 bildet den Steuereingang des Oszillators,
da er über einen Kondensator Cl an das frequenzbestimmende Steuerorgan des Oszillators
angeschlossen ist. Dieses Steuerorgan ist entweder ein Pa-
rallel-Resonanzkreis,
also ein aus einem Kondensator C mit parallelgeschalteter Induktivität L gebildeter
Schwingkreis, der einerseits am Bezugspotential und andererseits über den Kondensator
CI am Steuereingang T1 des Oszillators liegt sowie über einen weiteren (gleichen)
Kondensator C2 mit dem Kollektor des anderen Transistors T2 des Oszillators verbunden
ist.
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In Alternative hierzu kann der Schwingkreis seriell sein. Dann entfällt
die Induktivität L an dieser Stelle und der Schwingkreiskondensator C wird durch
eine. die beiden dem Oszillator abgewandten Pole der beiden Koppelkondensatoren
CI und C2 ausschließlich verbindende Induktivität Ls ersetzt. Bei einer Quarzsteuerung
ersetzt der Schwingquarz Q die serielle Induktivität Ls.
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Die Parallelinduktivität L und der Parallelkondensator C entfallen
in diesem Falle ebenfalls.
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Die Basis des Transistors T1 ist mit der Basis des Transistors T2
über zwei hintereinandergeschaltete Widerstände R2 und R3 verbunden. Der Teilerpunkt
zwischen diesen beiden Widerständen R2, R3 ist über die Gleichspannungsquelle U3
mit Masse verbunden. Ein weiterer Kondensator C3 ist zwischen dem Basisanschluß
des zweiten Transistors T2 und dem Bezugspotential vorgesehen.
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Aufgrund dieser die Oszillatorwirkung des Differenzverstärkers T1,
T2 bewirkenden Rückkopplung zwischen dem Basisanschluß des Transistors T1 und dem
Kollektoranschluß des Transistors T2 sind die Kollektoren der beiden Transistoren
T1 und T2 imstande, die nachfolgende Mischstufe mit den zum Betrieb der Schaltung
erforderlichen Sinusschwingungen zu versorgen.
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Die Mischstufe besteht aus zwei Transistorpaaren T3, T4 und T5, TE,
die ebenso wie die Transistoren des Oszillators T1, T2 aus Transistoren vom npn-Typ
bestehen. Die symmetrische Mischstufe kommt dadurch zustande, daß die
Transistoren
T3 und T4 einerseits und die Transisttren T5 und T6 andererseits über ihre Emitter
paarweise miteinander verbunden und der Kollektor Je eines Transistors der beiden
Paare an die eine Ausgangsklemme Al und der Kollektor je eines der beiden anderen
Transistoren der beiden Paare an die andere Ausgangsklemme A2 gelegt ist.
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Im gezeichneten Beispielsfall liegt der Kollektor des Transistors
T3 und der Kollektor des Transistors T5 an der Klemme Al, der Kollektor des Transistors
T4 und der Kollektor des Transistors T6 an der Klemme A2 des Ausgangs der Mischstufe.
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Andererseits sind die Transistoren T3 und T4 einerseits und die Transistoren
T5 und T6 andererseits über ihre Emitter zu Jeweils einem Paar zusammengefaßt und
Jedes der beiden Paare T3, T4 und T5, T6 über seine Emitter mit dem Kollektor je
eines weiteren npn-Transistors T7 bzw.
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T8 verbunden. Diese Transistoren T7 und T8 sind ihrerseits wiederum
über ihre Emitter zusammengefaßt und über ihre Emitter über einen gemeinsamen Widerstand
R4 am gemeinsamen Bezugspotential der Schaltung angeschaltet. Die Transistoren T3
und T6 bilden über ihre Basisanschlüsse eine erste gemeinsame Eingangsklemme und
die Transistoren T4 und T5 eine zweite gemeinsame Eingangsklemme für das vom Oszillatorausgang
gelieferte Oszillatorsignal. Deshalb liegen die Basisanschlüsse der Transistoren
T3 und T6 am Kollektor des Transistors T1 und die Basisanschlüsse der Transistoren
T4 und T5 der Mischstufe am Kollektor des anderen Transistors T2 des Oszillators.
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Die zur Beaufschlagung der Emitter des ersten Transistorpaares T3,
T4 einerseits und des zweiten Transistorpaares T5, T6 der Mischstufe vorgesehenen
npn-Transistoren T7 und T8 dienen ihrerseits als Signaleingang der Mischstufe und
damit der Schaltung. Sie werden deshalb im Betrieb durch ein externes Signal, das
z. B. von einem (nicht dargestellten) Eingangsverstärker geliefert wird, gesteu-
ert.
Hierzu ist die Basis des Transistors T7 mit der einen Eingangsklemme EI und die
Basis des anderen Transistors T8 mit der anderen Eingangsklemme E2 verbunden.
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Schließlich liefern die beiden Transistoren T7 und T8 das für die
Transistorpaare T3, T4 und T5, T6 der Mischstufe erforderliche Emitterpotential.
Hierzu ist eine weitere Gleichspannungsquelle U2 vorgesehen, deren einer Pol auf
dem gemeinsamen Bezugspotential liegt, während der andere Pol einerseits über einen
Widerstand R5 an die Basis des Transistors T7 und über einen Widerstand R6 andererseits
an die Basis des Transistors T8 gelegt ist.
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Wesentlich für die Erfindung ist nun, daß jeder der beiden Ausgänge
des Oszillators, also die Kollektoren der beiden Transistoren T1 und T2, über je
einen Widerstand R5 bzw. R6 an Je einen Eingang eines Regelverstärkers V, also eines
Differenzverstärkers, gelegt und außerdem der dem Transistor T1 bzw. T2 abgewandte
Anschluß des Widerstands R5 bzw. R6 über einen Kondensator C4 verbunden ist. Damit
bildet der Widerstand R5 und der Widerstand R6 mit dem Kondensator C4 einen Tiefpaß,
der zur Steuerung je eines der beiden Eingänge des Regelverstärkers dient.
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Der Signalausgang des Regelverstärkers V liegt unmittelbar an der
Basis des nicht unmittelbar an dem Kondensator C1 und damit über diesem an dem frequenzbestimmenden
Steuerorgan des Oszillators liegenden Transistors T2.
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Der Tiefpaß R5 und R6, C4 wird so dimensioniert, daß das Erscheinen
der Oszillatorschwingung am Eingang des Regelverstärkers V völlig unterdrückt wird.
Dies bedingt, daß die Gegenkopplung, die durch die beschriebene Schaltung bewirkt
wird, rein gleichstrommäßig ist. Die Folge davon ist, daß die im Prinzip unvermeidbare
Unsymmetrie der Potentialamderungen an den beiden Ausgangsklemmen
des
Oszillators und damit an den beiden Eingängen T3, T6 und T4, T5 vermindert wird.
Dies wirkt sich im Sinne einer Unterdrückung des Oszillatorrauschens sowie einer
Kompensation weiterer vom Oszillator herrührender Störungen auf das vom Ausgang
der Mischstufe Ai, A2 gelieferte ZF-Signal -aus, so daß die vorgesehene Gegenkopplung
am Oszillator einwandfrei eine erhebliche Verbesserung im Vergleich zu Schaltungen
bedeutet, die die der Erfindung entsprechende Maßnahme nicht verwenden.
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Der Regelverstärker V ist zweckmäßig als Operationsverstärker ausgebildet.
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Die in Fig. 2 dargestellte Schaltung einer Oszillator-Mischer-Kombination
in Bipolartechnik enthält im Prinzip dieselben Schaltungsteile, wie sie in dem Schaltbild
gemäß Fig. 1 angegeben sind. Jedoch ist die Schaltung wesentlich detaillierter.
Sie besteht in der Hauptsache aus npn-Transistoren nebst einigen pnp-Transistoren,
sowie aus Dioden, Kapazitäten und Widerständen, so daß, wenn man vom Schwingkreis
absieht, die übrige Schaltung sich ohne weiteres monolithisch zusammenfassen läßt.
Zusätzlich zu den aus Fig. 1 ersichtlichen Schaltungsteilen sind unter anderem der
Verbesserung der angestrebten Wirkung sowie#des Betriebs des Oszillators und der
Mischstufe dienende Konstantstromquellen vorgesehen.
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Der in dem in Fig. 2 gezeichneten Beispielsfall als Parallelschwingkreis
ausgebildete und der Festlegung der Oszillatorfrequenz dienende Schwingkreis liegt
über den beiden Koppelkondensatoren 28 und 29 an dem Steuereingang des Oszillators.
Der Oszillator ist wiederum durch zwei npn-Transistoren 33, 41 gegeben, die den
Transistoren Ti und T2 gemäß Fig. 1 entsprechen und mit ihren Emittern verbunden
sind. Der mit seinem anderen Anschluß am Bezugspotential (Masse) liegende Schwingkreis
25 liegt mit seinem ersten Anschluß über den Koneensator 28
am
Kollektor des Transistors 33 und über den Kondensator 29 an der Basis des Transistors
41. Dieser ist außerdem über einen aus den beiden Widerständen 68, 69 bestehenden
Spannungsteiler mit der Basis des Transistors 33 des Oszillators verbunden. Der
Teilerpunkt dieses Spannungsteilers 68, 69 liegt an der Kathode einer Diode 31,
deren Anode mit dem Bezugspotential, also Masse, verbunden ist. Außerdem ist die
Kathode der Diode 31 mit der Basis des Transistors 33 und andererseits über einen
Widerstand 30 an den Ausgang eines noch zu beschreibenden und als Stromquelle dienenden
Schaltungsteils gelegt, wahrend die Anode der Diode 31 am Bezugspotential liegt.
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Der Kollektor des Oszillatortransistors 33 sowie der Kollektor des
Oszillatortransistors 41 liegt über je einen Widerstand 34 bzw. 38 am Emitter je
eines Transistors 35 bzw. 39 vom npn-Typ, deren Kollektoren über Je einen Widerstand
36 bzw. 37 an das von einer Gleichspannungsquelle Ui gelieferte erste Betriebspotential
gelegt sind. Das erste Betriebspotential wird von der positiven Klemme und das Bezugspotential
von der negativen Klemme der Gleichspannungsquelle U1 geliefert. Für die Erzeugung
des Potentials der Basisanschlüsse der beiden der Signalverstärkung des Oszillatorsignals
dienenden Transistoren 35 und 39 sind diese über einen Widerstand 40 an den positiven
Pol einer weiteren Gleichspannungsquelle U4 gelegt, die mit ihrem negativen Pol
ebenfalls auf Masse bezogen ist. Die beiden Kaskodetransistoren 35 und 39 bilden
mit ihren Kollektoren die beiden Ausgangsanschlüsse des Oszillators.
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Um den Oszillator auch an das Bezugspotential anzuschließen sind die
Emitter der beiden Oszillatortransistoren 33 und 41 an den Kollektor eines npn-Transistors
43 gelegt, dessen Emitter mit dem Emitter zweier weiterer ebenfalls als Stromquelle
dienender Transistoren 44 und 45 (ebenfalls vom npn-Typ) zusammengefaßt und über
die
Kollektor-Emitterstrecke eines weiteren npn-Transistors 54 und den Widerstand 55
an das Bezugspotential gelegt ist. Dabei ist der Kollektor des Stromversorgungstransistors
44 mit dem Kollektor des Oszillatortransistors 33 und der Kollektor des Transistors
45 mit dem Kollektor des Oszillatortransistors 41 verbunden.
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Auf die der Erzeugung der Basispotentiale der Transistoren 43, 44
und 45 dienenden Schaltungsmittel wird weiter unten noch eingegangen.
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Die Ausgangsanschlüsse des Oszillators, also die Kollektoren der npn-Transistoren
35 und 39 sind sowohl für die gemäß der Erfindung vorzunehmende Rückkopplung als
auch für die Beaufschlagung der Mischstufe vorgesehen. Zu diesem Zweck ist der Kollektor
des Transistors 35 mit der Basis eines npn-Transistors 120 und der Kollektor des
Transistors 39 mit der Basis eines npn-Transistors 121 verbunden. Die Kollektoren
dieser beiden Transistoren 120 und 121 liegen am ersten Betriebspotential, also
am positiven Pol der Spannungsquelle U1 und ihre Emitterelektroden über je einen
(gleichbemessenen) Widerstand 64 und 63, die ihrerseits miteinander verbunden und
über einen -weiteren Widerstand 24 an das Bezugspotential der Schaltung gelegt sind.
Die Emitter der beiden als Emitterfolger für die Mischstufe dienenden npn-Transistoren
120, 121 sind an die für die Beaufschlagung durch den Oszillator vorgesehenen Eingänge
der symmetrischen Mischstufe gelegt.
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Die Mischstufe besteht aus den npn-Transistoren 107, 108, 109, 110,
111, 112 und 106 und 105, sowie den Widerstand den 104, 122 und 125. Die Transistoren
107 und 108 bilden das erste Transistorpaar und die Transistoren 109 und 110 das
zweite Transistorpaar entsprechend der in Fig. 1 gebrachten Schaltung für die symmetrische
Mischstufe. Die Zusammenfassung der Transistoren 107 und 108 bzw. 109 und 110 ist
wiederum durch die Verbindung der
Emitter der Transistoren des
betreffenden Transistorpaares sowie deren Beaufschlagung durch den Kollektor je
eines dem betreffenden Paar zugeordneten npn-Transistors 106 bzw. 105. Ebenso wie
in Fig. 1 die Transistoren T7 und T8 sind die durch das extern über den Signaleingang
113 mit dem zu verarbeitenden Signal über ihre Basisanschlüsse zu steuernden Transistoren
105 und 106 außerdem durch eine weitere Gleichspannungsquelle U2 über je einen Widerstand
122 bzw. 123 mit der erforderlichen Basisspannung versehen, während die Emitter
dieser beiden Transistoren 105 und 106 über einen gemeinsamen Widerstand 104 am
Bezugspotential liegen.
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Der Transistor 107 des ersten und der Transistor 110 des zweiten Transistorpaares
der Mischstufe wird über den Emitter des als Emitterfolger betriebenen Transistors
120 bzw. 121 durch das Oszillatorsignal gesteuert. Andererseits erfolgt die Steuerung
des Transistors 108 des ersten und des Transistors 109 des zweiten Paares der Mischstufe
durch den Emitter des Transistors 121. Der Emitter des Transistors 121 liegt außerdem
über einen Widerstand 27 an der Basis der weiter unten noch zu beschreibenden Schaltung
aus den Transistoren 11 und 12.
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Die Kollektoren des Transistors 107 und des Transistors 110 der Mischstufe
steuern gemeinsam den Emitter des Ausgangstransistors 111 (vom npn-Typ) und andererseits
die Kollektoren der beiden Transistoren 108 und 109 der Mischstufe steuern gemeinsam
den Emitter des zweiten Ausgangstransistors 112 (ebenfalls vom npn-Typ) der Mischstufe.
Die Kollektoren der beiden Ausgangstransistoren bilden den Signalausgang 114 der
Schaltung. Die Basisanschlüsse der beiden Ausgangstransistoren 111 und 112 sind
gemeinsam über den Widerstand 42 an das Bezugspotential der Schaltung gelegt.
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Um die gemäß der Erfindung vorgesehene Gegenkopplung des Oszillators
zu erhalten, ist der Kollektor des Oszillatortransistors 33 mit der Basis eines
npn-Transistors 70 und der Kollektor des Oszillatortransistors 41 mit der Basis
eines npn-Transistors 73 verbunden. Die beiden zuletzt genannten Transistoren 70
und 73 sind als Emitterfolger betrieben und liegen deshalb mit ihren Kollektoren
am ersten von der Spannungsquelle Ul gelieferten Betriebspotential, während ihre
Emitter über Je einen Widerstand 71 und 72 (gleichbemessen) und einen dritten -
gemeinsamen - Widerstand 65 am Bezugspotential der Schaltung liegen. Außerdem dienen
die Emitter dieser beiden npn-Transistoren 70 und 73 zur Steuerung zweier Transistorkombinationen.
Zu diesem Zweck ist der Emitter des Transistors 70 einerseits mit der Basis eines
npn-Transistors 67 und über einen Widerstand 85 mit der Basis eines weiteren npn-Transistors
83 verbunden, während der Emitter des Transistors 73 an der Basis eines npn-Transistors
74 und über einen Widerstand 84 an der Basis des bereits genannten Transistors 83
liegt.
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Der npn-Transistor 83 ist mit einem weiteren npn-Transistor 82 zu
einer Darlington-Stufe zusammengefaßt, indem sein Emitter mit der Basis des Transistors
82 und sein Kollektor mit dem Kollektor des Transistors 82 unmittelbar verbunden
ist. Die Kollektoren der Transistoren 82, 83, 74 und 67 liegen am ersten Betriebspotential,
also am Pluspol von Ul. Die Emitter der npn-Transistoren 67 und 74 sind ebenfalls
miteinander verbunden und liegen an der Kathode der Diode 62 (die einen Kondensator
bildet), deren Anode am Bezugspotential liegt. Der Emitter des Transistors 82, also
der Eingang der besagten Darlington-Schaltung ist mit der Basis eines pnp-Transistors
86 verbunden, dessen Kollektor am Bezugspotential und dessen Emitter an der Kathode
einer Diode 87 liegt, die mit ihrer Anode mit der Basis eines Zwei-Kollektorpnp-Transistors
88 verbunden ist. Der eine Kollektor
dieses Transistors 88 ist
unmittelbar an die Basis dieses Transistors 88 gelegt, dessen zweiter Kollektor
über die Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Transistors 96 und einem mit dem Emitter
dieses Transistors 96 verbundenen Widerstandes 98 an das Bezugspotential gelegt
ist.
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Der Emitter des genannten Zwei-Kollektor-Transistors 88 ist einerseits
über einen Widerstand 90 mit dem Kollektor eines weiteren pnp-Transistors 115 als
auch über einen weiteren dem Widerstand 90 gleichen Widerstand 91 mit dem Emitter
eines zweiten pnp-Zwei-Kollektor-Transistors 92 verbunden. Die Anschaltung der beiden
Kollektoren und der Basis des Transistors 92 entspricht den Verhältnissen beim Zwei-Kollektor-Transistor-88.
Demzufolge sind der eine Kollektor und die Basis miteinander unmittelbar verbunden
und liegen an der Anode einer Diode 94, deren Kathode mit dem Emitter eines weiteren
pnp-Transistors 93 verbunden ist. Der Kollektor des zuletzt genannten pnp-Transistors
93 liegt am Bezugspotential. Der zweite Kollektor des pnp-Transistors 92 ist über
die Kollektor-Emitterstrecke eines dem Transistor 96 entsprechenden npn-Transistors
und einem dem Widerstand 98 gleichen Widerstand 97 an das Bezugspotential gelegt.
Beide npn-Transistoren 95 und 96 bilden eine basisgekoppelte Stromquelle.
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Der im letzten Absatz genannte und zur Steuerung der Emitter der beiden
Zwei-Kollektor-Transistoren 88 und 92 vorgesehene pnp-Transistor 115 ist mit seinem
Emitter über einen Widerstand 119 einerseits mit dem von U1 gelieferten ersten Betriebspotential
und andererseits über die Reihenschaltung des Widerstandes 119 mit einem (gleichen)
Widerstand 118 mit dem Emitter eines weiteren pnp-Transistors 116 verbunden. Die
Basis dieses weiteren pnp-Transistors 116 liegt über dem Widerstand 117 sowohl an
der Ba dsu pnp-Tranuizborn als auch am eigenen Kollektor.
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Der Kollektor des zuletzt vorgestellten pnp-Transistors 1-16 und damit
die Basis des pnp-Transistors 115 sind über die Kollektor-Emitterstrecke eines npn-Transistors
99 und einem mit dem Emitter dieses Transistors 99 verbundenen Widerstand 100 an
das Bezugspotential der Schaltung geschaltet.
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Der soeben eingeführte npn-Transistor 99 bildet mit einem weiteren
npn-Transistor 22 zusammen eine Konstantstromquelle. Hierzu liegt der Kollektor
des npn-Transistors 22 über einen Widerstand 103 an dem von Ul gelieferten ersten
Betriebspotential und mit seinem Emitter über den Widerstand 102 am Bezugspotential,
während die Basis des Transistors 22 über einen Widerstand 101 sowohl mit dem eigenen
Kollektor als auch mit der Basis des npn-Transistors 99 verbunden ist. Der Widerstand
103 dient außerdem in noch zu beschreibender Weise zur Steuerung der Stromversorgung
der Oszillatortransistoren 33 und 41.
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Der mit dem Kollektor des npn-Transistors 96 verbundene Kollektor
des bereits vorgestellten Zwei-Kollektor-pnp-Transistors 88 liegt außerdem an der
Anode einer Diode 23, deren Kathode an die Basis des zu der bereits genannten Darlington-Stufe
gehörenden npn-Transistors 83 gelegt ist. Außerdem liegt der besagte Kollektor des
Zwei-Kollektor-pnp-Transistors 88 an der Basis eines pnp-Transistors 57 sowie über
den Widerstand 59 am positiven Pol einer weiteren Gleichspannungsquelle U3, die
bereits in Verbindung mit der Steuerung des Oszillators über den die Basisanschlüsse
der Transistoren 33 und 41 verbindenden Spannungsteiler 68, 69 genannt wurde.
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Der durch die Kollektoren des Zwei-Kollektor-Transistors 88 und des
Transistors 96 gesteuerte pnp-Transistor 58 liegt mit seinem Kollektor am Bezugspotential
und mit seinem Emitter an der Basis eines ersten npn-Transistors
57
sowie am Emitter eines weiteren npn-Transistors 56.
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Der Kollektor dieser beiden Transistoren 56 und 57 liegt an dem von
der Gleichspannungsquelle Ul gelieferten ersten Betriebspotential. Die Transistorkombination
56, 58 dient zur Klemmung der maximal möglichen Spannung an der Basis 57. Der Emitter
des npn-Transistors 57 ist mit der Basis der bereits im Zusammenhang mit den Oszillatortransistoren
33 und 41 erwähnten npn-Transistoren 44 und 45 verbunden.
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Die Emitter der am Eingang des Gegenkopplungszweiges des Oszillators
vorgesehenen und bereits genannten npn-Transistoren 70 und 73 sind wie bereits erwähnt
zur Steuerung dreier npn-Transistoren 67, 74 und 83 vorgesehen.
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Die Emitter der beiden Transistoren 67 und 74 sind zusammengeschaltet
und liegen an der Kathode einer Diode 62, deren Anode auf dem Bezugspotential gehalten
ist.
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Eine weitere Diode 61 liegt mit der Anode ebenfalls am Bezugspotential
und mit der Kathode an der Basis des npn-Transistors 83 und damit am Eingang der
Darlington-Stufe aus den Transistoren 82 und 83. Ferner sind die Emitter der beiden
npn-Transistoren 67 und 74 mit der Basis eines npn-Transistors 66 1jerbunden, dessen
Kollektor am ersten Betriebspotential (geliefert von U1) und dessen Emitter am Kollektor
und Emitter eines weiteren npn-Transistors 75 so##e Über einen Widerstand 79 sowohl
an der Basis des bereits im Zusammenhang mit dem zweiten Zwei-Kollektor-Transistors
92 erwähnten pnp-Transistors 93 als auch über einen weiteren Widerstand 80 am Kollektor
eines weiteren nrjn-Transistors 77 liegt.
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Der Kollektor des zuletzt genannten npn-Transistors 77 ist zudem über
einen Widerstand 76 mit dem Emitter des als Diode geschalteten npn-Transistors 75
verbunden.
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Der Emitter des kics zuletzt eingeführten npn-Transitors 77 liegt
über einen Widerstand 78 amBezugspotential. Die Basis dieses T -S-lsistors ist mit
der Basis des bereits
im Zusammenhang mit der Darlington-Stufe
aus den npn-Transistoren 82, 83 eingeführten und deren Emitter zum Bezugspotential
führenden npn-Transistors 81 verbunden.
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Beide Basisanschlüsse werden über eine fünfte Gleichspannungsquelle
US, deren negativer Pol am Betriebspotential liegt, versorgt.
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Eine weitere Konstantstromquelle besteht aus den basisgekoppelten
und über einen Widerstand 5 emittergekoppelten npn-Transistoren, wobei der Emitter
des Transistors 3 unmittelbar und der Emitter des Transistors 5 über den besagten
Widerstand 5 an das Bezugspotential der Schaltung gelegt ist. Der Kollektor des
Transistors 3 ist mit der eigenen Basis und über einen Widerstand 1 an das erste
Betriebspotential geschaltet. Der Kollektor des zweiten Transistors 4 der Stromquelle
(also deren Ausgang) liegt am Kollektor eines weiteren npn-Transistors 6, dessen
Emitter über einen Widerstand 2 am ersten Betriebspotential und dessen Basis über
einen Widerstand 7 mit der Basis eines weiteren npn-Transistors 9 verbunden ist.
Ein Widerstand 8 bildet die Verbindung des Emitters dieses weiteren npn-Transistors
9 mit dem ersten Betriebspotential. Der Kollektor des npn-Transistors 9 ist mit
dem Kollektor zweier weiterer npn-Transistoren 11 und 12 verbunden.
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Die Basis des ersten dieser npn-Transistoren, also des Transistors
11 führt über den Widerstand 26 an den Basisanschluß des Transistors 107 und den
Basisanschluß des Transistors 110 der Mischstufe und somit an deren durch den Oszillator
zu beaufschlagenden Signaleingang.
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Die Basis des zweiten dieser npn-Transistoren, nämlich des Transistors
12, führt über den Widerstand 27 an die Basisanschlüsse der Transistoren 108 und
109, und damit ebenfalls an denjenigen Eingang der symmetrischen Mischstufe, der
vom anderen Ausgang des Oszillators gesteuert wird.
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Die Basisanschlüsse der zuletzt eingeführten npn-Transistoren 11 und
12 sind noch vor den Widerständen 26 und 27 durch zwei, die gewünschte Tiefpaßwirkung
ergebende Dioden überbrückt. Dabei ist die Basis des Transistors 11 mit der Anode
der Diode 21 und die Kathode dieser Diode 21 mit der Basis des npn-Transistors 12
verbunden.
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Bei der Diode 20 ist die Anode mit der Basis des npn-Transistors 12
und die Kathode mit dem Pol der Basis des Transistors 11 unmittelbar verbunden.
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Die Kollektoranschlüsse der npn-Transistoren 11 und 12 werden, wie
bereits erwähnt, gemeinsam vom Transistor 9 der die Transistoren 3, 4, 6 und 9 enthaltenden
Konstantstromquelle versorgt.
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Der Signalausgang der beiden npn-Transistoren 11 und 12 ist durch
deren Emitteranschlüsse gegeben, die zu diesem Zweck mit dem Emitter je eines pnp-Transistors
13 bzw.
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14 verbunden sind. Die Basis des pnp-Transistors 13 und des pnp-Transistors
14 ist unmittelbar mit dem Kollektor des bereits genannten Stromversorgungstransistors
4 verbunden. Die Kollektoren der beiden zuletzt genannten pnp-Transistoren 13 und
14 liegen über die Kollektor-Emitterstrecke Je eines npn-Transistors 17 bzw. 18
und einem dem Emitter des betreffenden Transistors 17 bzw.
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18 vorgeschalteten Widerstand 19 bzw. 16 am Be:ugspotential der Schaltung.
Außerdem sind die beiden Transistoren 17 und 18 mit ihren Basisanschlüssen unmittelbar
verbunden, wobei außerdem die Basis des Transistors 18 zum eigenen Kollektor kurzgeschlossen
und so dieser Transistor 18 als Diode geschaltet ist. Schließlich ist die Basis
der beiden npn-Transistoren 17 und 18 an die Anode einer Diode 15 gelegt, deren
Kathode an den Kollektor des npn-Transistors 17 und damit an den Kollektor des pnp-Transistors
13 geschaltet ist. Außerdem sind die Kollektoren der Transistoren 17 und 13 über
den bereits genannten Widerstand 30 an die Basis des Oszillatortran-
sistors
33 und damit an den Oszillator rückgekoppelt.
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Die bereits wiederholt im Zusammenhang mit den beiden Oszillatortransistoren
33 und 41 genannten npn-Transistoren 45 und 46 erhalten - ebenso wie der Emitter
des ebenfalls bereits vorgestellten npn-Transistors 43 - ihr Betriebspotential vom
Kollektor eines npn-Transistors 54, dessen Emitter über einen Widerstand 55 durch
das Bezugspotential beaufschlagt ist. Ein weiterer npn-Transistor 52 ist mit seinem
Emitter über den Widerstand 53 ebenfalls an das Bezugspotential gelegt, während
sein Kollektor einerseits mit der Basis des bereits oben erwahnten npn-Transistors
44 bzw. 45 und mit dem Emitter eines weiteren npn-Transistors 57 verbunden ist.
Die drei npn-Transistoren 48, 52 und 54 liegen mit ihren Basisanschlüssen sämtlich
am Kollektor des Stromversorgungstransistors 22 und damit auch am Widerstand 103,
der die Verbindung zum ersten Betriebspotential (Gleichspannungsquelle U1) der Schaltung
herstellt. Der npn-Transistor 46 liegt ebenfalls mit seinem Kollektor am ersten
Betriebspotential, während das Basispotential dieses Transistors 46 mit dem Kollektorpotential
des bereits im Zusammenhang mit den npn-Transistoren 56 und 57 erwähnten pnp-Transistors
58 identisch ist.
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Damit ist die in Fig. 2 dargestellte und mit Ausnahme des Schwingkreises
25 ohne Schwierigkeiten monolithisch integrierbare Schaltung einer Oszillator-Mischerstufe
gemäß der Erfindung voll beschrieben.
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Hinsichtlich der Wirkungsweise ist nun folgendes festzustellen: Der
Regelverstärker in der Rückkopplung des Oszillators ist durch den Eingangstransistor
86, die Diode 87, die beiden Zwei-Kollektor-Transistoren 88 und 92, die Diode 94
und den Transistor 93 sowie die npn-Transistoren 95
und 96 gegeben.
Der Eingang der Rückkopplung ist, wie bereits oben bemerkt, durch die beiden Transistoren
70 und 73 gegeben.
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Vom Emitter der beiden Transistoren 70 und 73 wird über die beiden
Widerstände 84 und 85 an die Basis des Transistors 83 das gegenphasige Signal zu
dem Signal an den Emittern der beiden Transistoren 70 und 73 durch Aufsummierung
erzeugt. Restkomponenten werden dabei über die Diode 61 geerdet, so daß die beiden
Widerstände 84 und 85 in Kombination mit der Diode 61 als Tiefpaß wirken. Man bekommt
dabei den Referenzwert an der Basis des Transistors 83. Dieser Referenzwert wird
über den Emitter des Transistors 83, die Basis des Transistors 82 und den Emitter
des Transistors 82 an den Eingangstransistor des Regelverstärkers, also die Basis
des pnp-Transistors 86, weitergegeben.
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Das hierzu gegenphasige Signal an den Emittern der Transistoren 70
und 73 wird ebenfalls an die Basis der Transistoren 67 und 74 geleitet. Der Emitter
dieser Transistoren 67 und 74 ist über die Diode 62 kapazitiv gegen Masse, also
das Bezugspotential, abgeblockt und wird bezüglich der erforderlichen Emitterspannung
von der Basis des Transistors 66 her versorgt. An der Diode 62 bildet sich nun dank
der Spitzenwertgleichrichtung der Transistoren 67 und 74 ein zusätzliches Gleichspannungspotential
nach Maßgabe der Oszillatoramplitude aus. Dieses Potential wird über den Emitter
des Transistors 66 an die kurzgeschlossene Basis-Kollektorstrecke des Transistors
75 weitergeleitet. Der Emitter des Transistors 75 wird über den Widerstand 76 vom
Kollektor des Transistors 77 mit dem erforderlichen Betriebsstrom versorgt.
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Der Emitter des Transistors 66 liegt am Widerstand 79.
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Von diesem Widerstand 79 geht der Widerstand 80 ab auf den Kollektor
drs Transistors 77 und den Widerstand 76
zum Emitter des Transistors
75. Durch das Verhältnis der Widerstandswerte in den Teilern 79 und 80 wird ein
Gleichspannungswert eingestellt, der proportional der Spannungsänderung an den Emittern
der Transistoren 67 und 74 ist. Dadurch bekommt der Regelverstärker seinen Vorhalt.
Der Vorhalt des Regelverstärkers wird über die Spannungsteiler 79 und 80 eingestellt
und damit auch die Oszillatoramplitude.
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Die im Oszillator vorgesehenen Ausgangstransistoren 35 und 39 dienen
dazu, dafür zu sorgen, daß die Störungen, die vom Eingang 113 der Mischstufe herrühren
und am Rollektor dieser Ausgangstransistoren anliegen, infolge der geringen Kollektor-Emitterrückwirkung
der Transistoren 35, 39 sich nur stark abgeschwächt auf den Oszillatorkreis bemerkbar
machen können.
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Das Signal an der Basis der Transistoren 11 und 12 wird über die Kaskodenstufe
13 und 14 und den Stromspiegel 17, 18 erzeugt. Durch die aus Fig. 2 ersichtliche
und oben beschriebene Zusammenschaltung der Transistoren 13 und 17 bzw. 14 und 18
bilden die Kollektoren der Transistoren 13 und 17 einen Gegentakt-Stromausgang,
der über den Widerstand 30 und den Lastwiderstand 68 steuernd auf die Basis des
Oszillatortransistors 33 einwirkt. Um Regelschwingungen zu unterdrücken, dienen
die Dioden 31 und 15. Die Dioden 20 und 21 schließen das gegenphasige Signal am
Ausgang der Widerstände 26 und 27 kurz. Dadurch werden, nur die Gleichstromkomponente
und höchstens noch Komponenten sehr niedriger Frequenz an den Regelverstärker 11,
12 gelassen.
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Der Regelverstärker 86, 87 dient der Aufgabe, die Oszillatoramplitude
über den Gegentakt-Stromausgang, der durch die Kollektoren der Transistoren 88 und
96 gegeben ist, zu regeln, und zwar über die Basis des Transistors 57. Der die Spannung
einstellende Lastwiderstand ist
durch den Widerstand 59 gegeben.
Der Regelverstärker 11, 12 usw. hingegen hat die Aufgabe, die Unsymmetrie am Mischer
zu vermindern.
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2 Figuren 5 Patentansprüche