DE654205C

DE654205C - Vibration generator for generating several crystal-stabilized frequencies

Info

Publication number: DE654205C
Application number: DEM127688D
Authority: DE
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1933-06-08
Filing date: 1934-06-08
Publication date: 1937-12-15

Description

Die Erfindung betrifft einen Schwingungserzeuger zur Erzeugung mehrerer kristallstabilisierter Frequenzen mit mehreren wahlweise einschaltbaren Kristallen.
Die Abb. 1 zeigt eine bekannte Schaltung mit einer 'Röhre 1, deren Anode 2 mit der Kathode 4 über einen Schwingungskrcis LC in Reihe mit einer Batterie B (die durch eiinen Kondensator^ überbrückt sein kann) verbunden ist. Die Anode 2 ist mit dem Gitter 3 über den Kristall X und das Gitter mit der Kathode über einen Ableitungswiderstand ^₁ verbunden. Die Amplitude der erzeugten Schwingungen wird mittels einer über die KapazitätCF angekoppelten Diodes gemessen. Zwischen Anode und Kathode dieser Diode liegt ein hoher Widerstand R₂ mit einem Gleichstromanzeiger A. Die Arbeitsweise dieser Schaltung hängt" bekanntlich von verschiedenen Faktoren ab. Zunächst, ist wichtig, daß der Anodenkreis LC gegen die Kristallfrequenz verstimmt ist, da die Schwingungen sonst zu stark anwachsen und den Kristall beschädigen. Weiterhin ist die zwischen Gitter und Kathode liegende Kapazität C₃, die meist durch die natürliche Gitter-Kathoden-Kapazität gebildet ist, von großem Einfluß auf die Amplitude -der erzeugten Schwingungen. Theoretisch ist die größte überhaupt zu erreichende Amplitude dann zu erwarten, wenn der Anodenkreis in Resonanz mit dem Kristall ist und wenn außerdem der Gitterkreiskondensator einen ganz bestimmten Wert besitzt. Da eine Resonanz des Anodenkreises aus den oben angeführten Gründen nicht herbeigeführt werden darf, liegt die praktisch erreichbare Amplitude stets unter der theoretisch errechneten.The invention relates to a vibration generator for generating several crystal-stabilized frequencies with several optionally switchable crystals.
Fig. 1 shows a known circuit with a tube 1, the anode 2 of which is connected to the cathode 4 via a vibration circuit LC in series with a battery B (which can be bridged by a capacitor). The anode 2 is connected to the grid 3 via the crystal X and the grid to the cathode via a leakage resistor ^ ₁ . The amplitude of the generated vibrations is measured by means of a diode coupled via the capacitance CF. Between the anode and cathode of this diode there is a high resistance R ₂ with a direct current indicator A. As is well known, the operation of this circuit depends on various factors. First of all, it is important that the anode circuit LC is detuned from the crystal frequency, otherwise the oscillations will be too strong _{Furthermore, the capacitance C 3} between the grid and the cathode, which is usually formed by the natural grid-cathode capacitance, has a great influence on the amplitude of the generated vibrations to be expected when the anode circuit is in resonance with the crystal and when the grid circuit capacitor also has a very specific value.

Werden nun statt eines Kristalls in bekann-•ter Weise mehrere wahlweise einschaltbare Kristalle verwendet, so treten Schwierigkeiten auf, da der Anodenkreis beim Übergang von einem Kristall auf den anderen mit abgestimmt werden muß. Hierbei läuft man aber Gefahr, vorübergehend die Resonanzstelle eines Kristalls zu berühren und hierdurch Schaden zu verursachen. Es wäre möglich, den Anodenkreis fest abzustimmen und unverändert zu lassen. Dies hat jedoch den Nachteil, daß die weiter von der Resonanzstelle des Anodenkreises entfernt liegenden Kristallfrequenzen nur noch sehr kleine Ausgangs-■spannungen erzeugen würden, da die Resonanzkurve des Kreises in den meisten Fällen zu steil ist. Erfindungsgemäß wird dieser Nachteil des fest abgestimmten Anodenkreises, dessen Eigenfrequenz aber nicht mit einer der Kristallfrequenzen übereinstimmt, dadurch behoben, daß dem Gitterableitwiderstand ein fester Kondensator parallel geschaltet wird.. Die Wirkung dieses Kondensators, die ja, wie oben erwähnt, »für eineAre now better known instead of a crystal If several optionally switchable crystals are used, difficulties arise on, because the anode circle is also tuned in the transition from one crystal to the other must become. But here you run the risk of temporarily losing the resonance point of a Touching the crystal and causing damage. It would be possible to The anode circuit must be firmly adjusted and left unchanged. However, this has the disadvantage that the crystal frequencies which are further away from the resonance point of the anode circuit would only generate very low output voltages, since the resonance curve of the circle is too steep in most cases. According to the invention, this disadvantage of the fixed anode circuit, but whose natural frequency does not match one of the crystal frequencies, remedied by connecting a fixed capacitor in parallel to the grid bleeder resistor will .. The effect of this capacitor, which yes, as mentioned above, »for a

einzige Kristallfrequenz bekannt ist, besteht nun nicht nur darin, daß die Ausgangsspannungen bis zu einem optimalen Wert angehoben werden, sondern, darüber hinausgehend, darin, daß die Ausgangsspantnungen der weiter von der Anodenkreisfrequenz entfernt liegenden Kristallfrequenzen stärker angehoben werden als die der näher liegenden. Hierdurch wird der Abfall der ResonanzkurveThe only known crystal frequency is not just the output voltages can be raised to an optimal value, but, beyond that, in the fact that the initial framing of the Crystal frequencies further away from the anode angular frequency are increased more than those of the closer. This causes the drop in the resonance curve

ίο des Anodenkreises ausgeglichen, so daß für alle Kristallfrequenzen annähernd gleich große Aüsgangsamplituden erzielt werden können.ίο the anode circuit balanced so that for all crystal frequencies approximately equal output amplitudes can be achieved can.

Die Abb. 2 zeigt an Hand zweier Kurven den Einfluß der Parallelkapazität. Auf der Ordinate sind die Werte der Ausgangsamplituden und auf der Abszisse die Abstimmung des Anodenkreises ^eingetragen. Die Kurven gelten für einen !einzigen Kristall, aber für 'einen verschieden abgestimmten Anodenkreis.Fig. 2 shows the influence of the parallel capacitance on the basis of two curves. On the The ordinate is the values of the output amplitudes and the abscissa is the tuning of the anode circle ^ entered. The curves apply to a single crystal, but to 'a differently tuned anode circuit.

Dies ist jedoch, wie man leicht einsieht, dasselbe wie eine feste Abstimmung des Anodenkreises und die Verwendung mehrerer .Kristalle. Die Kurvet gibt den Verlauf der Ausgangsamplitude ohne Verwendung einer Parallelkapazität wieder, während die Kurve B den Verlauf mit Parallelkapazität zeigt. Man sieht, daß die Ausgangsspannungen über dem nutzbaren Frequenzbereich von etwa 450 bis 600 kHz durch den Kondensator angehoben werden. Außerdem verläuft die Kurve B in diesem Bereich weniger steil als die Kurve A Die Resonanzfrequenz des Kristalls liegt in Abb. 2 bei 953 kHz.However, as can easily be seen, this is the same as a fixed tuning of the anode circuit and the use of several crystals. The curve shows the course of the output amplitude without using a parallel capacitance, while curve B shows the course with parallel capacitance. It can be seen that the output voltages are raised by the capacitor over the usable frequency range of approximately 450 to 600 kHz. In addition, curve B is less steep than curve A in this area. The resonance frequency of the crystal in Fig. 2 is 953 kHz.

Die _f Verhältnisse sollen an Hand der Zahlenbeispiele noch weiter erläutert werden. The _f ratios will be explained in more detail using the numerical examples.

Bei einer Schaltung gemäß Abb. 1 hatte die Röhre einen Innenwiderstand von 3500* Ohm, einen Verstärkungsfaktor 8 und eine Steilheit von 2,28mA pro Volt, bei ο Volt Gittervorspannung und 100 Volt Änodenspannung. Zwischen Gitter und Anode lagen zwei wahlweise einschaltbare Kristalle von 654 und 953 kHz Eigenfrequenz. Der Anodenkreis LC war fest auf 540 kHz abgestimmt. Bei dem Kristall geringerer Frequenz betrug die Ausgangsscheitelspannung ohne Kondensator C₃ 29 Volt, mit Kondensator'40 Volt.With a circuit according to Fig. 1, the tube had an internal resistance of 3500 ohms, a gain factor of 8 and a slope of 2.28 mA per volt, with ο volt grid bias and 100 volt anode voltage. Between the grid and anode were two optionally switchable crystals with a natural frequency of 654 and 953 kHz. The anode circuit LC was permanently tuned to 540 kHz. In the case of the lower frequency crystal, the output peak voltage without capacitor C _{3 was} 29 volts, with capacitor C 3 40 volts.

Bei dem Kristall höherer Frequenz wurden ohne Kondensator 14,5 Volt,- mit Kondensator 55 Volt Ausgangsscheitelspannung gemessen. Auch hier sieht man also, daß die Einschaltung des Kondensators die' Hochfrequenzspannung bei beiden Frequenzen erhöht, daß aber die Erhöhung bei der weiter von, der Anodenkreisfrequenz entfernt liegenden Kri-. stallfrequenz größer ist. Dieser Effekt ist wahrscheinlich darauf zurückzuführen, daß der Kondensator C₃ die Impedanz des Gitterkreises verringert, so daß dem Gitterkreis weniger hohe Spannung . zugeführt wird und der gleichgerichtete Gitterstrom daher kleiner ist. Der Anodenstrom fällt naturgemäß, jedoch ,wird der Hochfrequenzstrom im abgestimmten^Kreis zunehmen. Man erkennt, daß der ,Strom durch den Kondensator im Gitterkreis cler.ersten Röhre bei einer gegebenen Hoch-■frequenzspanoung direkt der zugeführten Frequenz proportional ist tind die Rückkopplung um so größer wird, je höher die Kristallfrequenz liegt.In the case of the crystal with a higher frequency, 14.5 volts were measured without a capacitor, - with a capacitor 55 volts output peak voltage was measured. Here, too, it can be seen that the connection of the capacitor increases the high-frequency voltage at both frequencies, but that the increase at the voltage which is further away from the anode angular frequency. stall frequency is greater. This effect is probably due to the fact that the capacitor C ₃ reduces the impedance of the grid circuit, so that the grid circuit is less high voltage. is supplied and the rectified grid current is therefore smaller. The anode current naturally falls, but the high-frequency current will increase in the tuned circuit. It can be seen that the current through the capacitor in the grid circuit of the first tube at a given high frequency voltage is directly proportional to the frequency supplied, and the higher the crystal frequency, the greater the feedback.

Abb. 3 zeigt eine Generatorschaltung mit mehreren Kristallen X₁, X₂, Xz, X& die alle an einer Seite mit der Anode 2 verbunden sind. Jeder Kristall ist an· seiner anderen Seite mit einem von vier Federkontakten P₁ bis P₄ verbunden, die sich normal gegen einen Kurzschlußring S legen, der über einen Kondensator CD mit der Anode 2 verbunden ist. Dieser Ring ist in der Zeichnung der Übersichtlichkeit halber zum Teil weggebrochen, in Wirklichkeit aber vollständig. AR ist ein rotierender Schaltarm, der mit dem Gitter 3 verbunden ist- und der beim Drehen mit einer der Kontaktfedern P₁ bis P₁ (oder P₅) in Kontakt kommt, und zwar ist die Anordnung so getroffen, daß der Arm, wenn er mit einer dieser Federn in Kontakt kommt, diese von dem Ring S abhebt. Der Konden- go sator CD ist so groß, daß er; als Kurzschluß für Ströme von der Frequenz einer der Kristalle dient. Bied der gezeichneten SteKtmg des Armes AR ist der Kristall .X^ eingeschaltet, während die anderen Kristalle durch sich selbst und durch den Kondensator CD kurzgeschlossen sind. Der Federkontakt P₅ ist überhaupt nicht angeschlossen und dient nur dazu, dem' Arm AR eine Aus-Stelluing zu geben. R₃ ist ein etwa einzuschaltender Anodenwiderstand. und C ein Kondensator, der punktiert dargestellt ist, um anzuzeigen, daß in manchen Fällen (wo die eigene Kapazität von L hoch genug ist und die Abstimmung von LC nicht verändert zu werden braucht) auf ihn verzichtet werden kann, wie man unter gleichen Umständen natürlich auch bei der Schaltung gemäß Abb. 1 auf ihn verzichten kann.Fig. 3 shows a generator circuit with several crystals X ₁ , X ₂ , Xz, X & which are all connected to the anode 2 on one side. Each crystal is connected on its other side to one of four spring contacts P ₁ to P ₄ , which normally rest against a short-circuit ring S which is connected to the anode 2 via a capacitor CD. This ring is partially broken away in the drawing for the sake of clarity, but in reality it is completely. AR is a rotating switching arm which is connected to the grid 3 and which _{comes into contact when rotating with one of the contact springs P 1} to P ₁ (or P ₅ ), and the arrangement is such that the arm, when it comes into contact with one of these springs, this lifts it from the ring S. The condenser CD is so large that it; serves as a short circuit for currents of the frequency of one of the crystals. The crystal X ^ is switched on with the drawn position of the arm AR , while the other crystals are short-circuited by themselves and by the capacitor CD. The spring contact P ₅ is not connected at all and is only used to give the AR arm an off position. R ₃ is an anode resistor to be switched on. and C a capacitor, shown dotted to indicate that in some cases (where L's own capacitance is high enough and LC tuning need not be changed) it can be dispensed with, as can of course be done under the same circumstances can also do without it with the circuit according to Fig. 1.

Man erkennt, daß bei der Schaltung gemäß Abb. 3 der Kontaktarm bei seiner Bewegung einen von den Kristallen auswählt, während die anderen derart außer Betrieb gesetzt werden, daß eine gegenseitige Beeinflussung, des in Betrieb genommenen Kristalls durch die anderen verhindert wird.It can be seen that in the circuit according to Fig. 3, the contact arm during its movement selects one of the crystals while leaving the other out of order that a mutual influencing, the put into operation crystal by the other is prevented.

Claims

Patent claims:

ι. Vibration generator for generating several crystal-stabilized frequencies with several optionally switchable crystals, characterized in that

the crystals lie between the grid and the anode of a tube and that the grid leakage resistance the tube is connected in parallel with a capacitance of such size "; that the high-frequency output voltage on an unchangeable anode oscillation circuit whose natural frequency does not match one of the crystal frequencies agrees, has a high value for all crystal frequencies.

2. Vibration generator according to claim I, characterized in that the unused crystals are short-circuited via a capacitor (CD).

For this purpose ι sheet of drawings