DE453287C

DE453287C - Einrichtung zur piezoelektrischen Frequenzkontrolle

Info

Publication number: DE453287C
Application number: DEI30248D
Authority: DE
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1926-02-26
Filing date: 1927-02-08
Publication date: 1927-12-02

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur piezoelektrischen Frequenzkontrolle.

Bekanntlich schwingt ein Piezokristall, ζ. Β.

ein Quarizkristall, wenn er einer Spannung

S unterworfen wird, mit einer Frequenz weiter, die von seinen mechanischen Abmessungen abhängt.

Wenn ein Piezokristall dazu verwendet wird, die Frequenz eines Röhrensenders zu bestimmen, so wird die Schwingung des Kristalls offenbar durch die verhältnismäßig kleinen Änderungen der Elektronenemission eingeleitet.

Diese kleinen \^reränderungen verändern die elektrostatische Beanspruchung und erzeugen eine Aufeinanderfolge von Kompressions- und Expansionswellen in dem Kristall mit einer Frequenz, die von den mechanischen Abmessungen des Elementes abhängt. Der verhältnismäßig schwache Wellenzug verursacht elektromotorische Kräfte einer bestimmten Frequenz, die auf das Gitter der Elektronenröhre übertragen werden und die ursprünglich schwachen elektrostatischen Beanspruchungen auf den Piezokristall so vergrößern, daß sie die Schwingungsfrequenz des Generatorausgangskreises bestimmen.

Bei der Verwendung eines Piezokristalls für diesen Zweck tritt die Schwierigkeit auf, die Kreise so anzuordnen, daß der Generator stets mit einer reproduzierbaren Frequenz arbeitet und nicht durch Rückkopplung durch den Generatorausgangskreis beeinflußt wird. Diese Schwierigkeit rührt in großem Maße davon her, daß ein Piezokristall bei verschiedenen Frequenzen schwingen kann.

Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst,, daß die Elektronenröhre mit einem Kreis verbunden ist, der auf eine höhere Frequenz abgestimmt ist als die, bei der der Generator arbeiten soll; die Rückkopplung vom Ausgangskreis wird dabei durch einen geeigneten Verstärker verhindert.

Die Erfindung ist auf der Zeichnung in einer Abbildung schematisch dargestellt.

ι ist der Schwingungserzeuger, bestehend aus dem Piezokristall 2, der Elektronenröhre 3, dem Verstärker 4, der mit dem Generator durch den Kondensator 5 gekoppelt ist, und dem Ausgangskreis 8, der mit dem Verstärker 4 durch den Transformator 9 gekoppelt ist. " ■-.:". -

Die Kathode 10 der Röhre 2 ist mit dem Gitter 12 durch den Piezokristall 2 verbunden, zu dem ein Gitterwiderstand 19 im Nebenschluß liegt; ferner mit dem Gitter 11 durch eine Niederspannungsabzweigung 20 der Anodenbatterie 21 und mit der Anode 13

durch die Batterie 21 und eine Spule 22, die zusammen mit ihrer Eigenkapazität den abgestimmten Anodenkreis bildet.

Der Ausgangsstrom des Verstärkers 4 wird von einer Batterie 23 gespeist, die mit der Kathode 14 und der Anode 17 durch einen abgestimmten Kreis verbunden ist, der aus dem Kondensator 24 und der Primärwicklung des Transformators 9 besteht. Das Schirmgitter 16 ist mit einer Niederspannungsabzweigung 25 der Batterie 23 und das Steuergitter 15 mit der Kathode 14 durch einen Widerstand 27 und eine Vorspannungsbatterie 26 verbunden. Zu einer stabilen Arbeitsweise des Generators ι sind gewisse Bedingungen wesentlich. Wünschenswert ist, daß die natürliche Periode des die Spule 2 enthaltenden Kreises klein ist im Verhältnis zu der mechanischen Periode des Kristalls, damit die Schwingung des Piezokristall 2 bei einer Frequenz auftritt, die jedesmal, wenn der Generator zu arbeiten beginnt, genau wiedergegeben wird.

Wenn die Impedanz dieses Kreises über einen bestimmten Wert abnimmt, wird die Röhre 3 jedoch nicht schwingen und infolgedessen der Generator 1 nicht arbeiten. Das Arbeiten des Generators bei einer bestimmten reproduzierbaren Frequenz wird dadurch sichergestellt, daß der Anodenkreis der Röhre 3 auf eine Frequenz abgestimmt wird, die etwa zweimal oder mehr als zweimal so groß ist als die, bei der der Generator arbeiten soll.

Unter diesen Bedingungen ist wahrschein-Hch das Verstärkungsverhältnis der Röhre 3 wegen der geringen Impedanz von 22 so klein, daß der Generator nicht funktioniert. Diese Schwierigkeit wird erfindungsgemäß dadurch überwunden, daß die Spule 22 so bemessen wird,, daß sie maximale Induktanz und minimale verteilte Kapazität besitzt, und daß die Röhre 3 zweckmäßig von dem Raumladungsgittertyp ist.

Bei einer geeigneten Wahl der Kreiskonstanten und bei Aufrechterhaltung einer konstanten Temperatur des Kristalls bleibt die Frequenz des Generators bis auf etwa ein Millionstel konstant, unabhängig von den gewöhnlichen Spannungsänderungen und den Änderungen der Kreiskonstanten, die von Temperaturschwingungen oder mechanischen Erschütterungen herrühren.

Wenn der Strom von solch einem Generator

einem Ausgangskreis zugeführt wird, wird dieser Ausgangskreis im allgemeinen auf den Generator so rückwirken, daß er seine Frequenz ändert. Diese Rückwirkung ist am kleinsten, wenn der Generator lose mit dem Gitter eines Verstärkers gekoppelt ist, der zwischen Generator und Ausgangskreis liegt; jedoch selbst in diesem Falle wird die Abstimmung des Anodenkreises des Verstärkers durch den Kondensator 24 im allgemeinen die Frequenz des Generators um 10 bis 100 Teile auf eine Million ändern, herrührend von der kapazitiven Rückkopplung zwischen Anode und Steuergitter des Verstärkers. Durch Verwendung des Abschirmgitters zwischen Steuergitter und Anode wird jede Gefahr einer Rückkopplung vermieden und die Frequenz des Generators unabhängig von der Änderung der Konstanten des Ausgangskreises gemacht.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur piezoelektrischen Frequenzkontrolle, bei* der der Piezokristall zwischen Kathode und Steuergitter der Röhre liegt, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Kathode und Anode ein Kreis eingeschaltet ist, der auf eine Frequenz abgestimmt ist, die ungefähr zweimal so groß als die durch den Piezo bestimmte Frequenz ist.

2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannung des Raumladungsgitters zwischen der Spannung von Kathode und Anode liegt.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Steuergenerator und Nutzkreis ein Verstärker eingeschaltet ist, der ein Abschirmungsgitter zwischen Steuergitter und Anode besitzt.

4. Einrichtung nach Anspruch· 3, dadurch gekennzeichnet, daß der mit Kathode und Anode des Verstärkers gekoppelte Ausgangskreis auf die Frequenz des Piezokristall abgestimmt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch· gekennzeichnet, daß zwischen Anode und Kathode des Steuersenders" eine Spule eingeschaltet ist, die eine verhältnismäßig hohe Induktanz und eine verhältnismäßig niedrige verteilte Kapazität besitzt und zusammen mit ihrer Eigenkapazität den auf die höhere Frequenz abgestimmten Anodenkreis bildet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen.