DE806555C - Schaltung mit einem piezoelektrisch gesteuerten Oszillator - Google Patents

Schaltung mit einem piezoelektrisch gesteuerten Oszillator

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DE806555C
DE806555C DEP24580A DEP0024580A DE806555C DE 806555 C DE806555 C DE 806555C DE P24580 A DEP24580 A DE P24580A DE P0024580 A DEP0024580 A DE P0024580A DE 806555 C DE806555 C DE 806555C
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DE
Germany
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circuit
voltage
oscillator
crystal
synchronizing
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DEP24580A
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English (en)
Inventor
Johannes Anton Greefkes
Hendrik Nicolaas Hansen
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Koninklijke Philips NV
Original Assignee
Philips Gloeilampenfabrieken NV
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Publication date
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    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/34—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being vacuum tube
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B06—GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS IN GENERAL
    • B06B—METHODS OR APPARATUS FOR GENERATING OR TRANSMITTING MECHANICAL VIBRATIONS OF INFRASONIC, SONIC, OR ULTRASONIC FREQUENCY, e.g. FOR PERFORMING MECHANICAL WORK IN GENERAL
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    • B06B1/16—Methods or apparatus for generating mechanical vibrations of infrasonic, sonic, or ultrasonic frequency making use of mechanical energy operating with systems involving rotary unbalanced masses
    • H—ELECTRICITY
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    • H03L—AUTOMATIC CONTROL, STARTING, SYNCHRONISATION OR STABILISATION OF GENERATORS OF ELECTRONIC OSCILLATIONS OR PULSES
    • H03L7/00—Automatic control of frequency or phase; Synchronisation
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    • H03L7/08—Details of the phase-locked loop
    • H—ELECTRICITY
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Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Schaltung, die einen piezoelektrisch gesteuerten Oszillator enthält. Solche Schaltungen kommen z. B. bei Trägerstromfernsprechern vor, bei denen die Trägerstromfrequenzen für die verschiedenen Kanäle durch Frequenzteilung oder -Vervielfachung einem piezoelektrisch gesteuerten Oszillator entnommen werden können.
Mit Rücksicht auf die an die Verständlichkeit des übertragenen Signals zu stellenden Anforderungen ist es erforderlich, daß die Trägerstromfrequenzen auf der Sende- und auf der Empfangsseite einander besonders genau gleich sind. Bei der Musikübertragung sind die Anforderungen noch höher als bei der Sprachübertragung.
Es ist weiter ersichtlich, daß bei der Verwendung besonders hoher Trägerstromfrequenzen, wie sie bei der Übertragung durch koaxiale Kabel verwendbar sind, die noch zulässige relative Frequenzänderung besonders klein wird und von der Größenordnung von io~6 sein kann.
Damit die auf der Sende- und der Empfangsseite erzeugten Trägerstromfrequenzen diesen Forderungen gerecht werden, ist es dann erforderlich, beim
Schneiden der Kristalle für die Oszillatoren, bei deren Anbringung und Sicherung gegen Temperaturschwankungen durch Thermostate o. dgl. besonders genau zu verfahren, was hohe Kosten mit sich bringt.
Die Schaltung gemäß der Erfindung behebt diese .Yachteile und weist das Merkmal auf, daß dem Steuergitter der im Oszillator enthaltenen Entladungsröhre über einen den Kristall enthaltenden
ίο Kreis eine Synchronisierwechselspannung zugeführt wird.
Die Schaltung gemäß der Erfindung ermöglicht es nun, z.B. bei einemTrägerstromfernsprechsystem sowohl auf der Sende- als auch auf der Empfangsseite Kristalloszillatoren zu verwenden, die weniger hohe Anforderungen erfüllen können, da sie unter Zuhilfenahme einer übertragenen Synchronisierspannung auf der Sende- und der Empfangsseite mit dieser Spannung synchronisiert werden.
Sollte diese Synchronisierspannung während einiger Zeit wegfallen, so ist dennoch dank der Verwendung von Kristalloszillatoren im allgemeinen eine angemessenen Forderungen gerecht werdende Übertragungsmöglichkeit vorhanden.
Auch bei der Verwendung von Kristalloszillatoren, bei denen die relative Frequenzänderung bei den höchsten zu stellenden Anforderungen hinreichend klein ist, kann die erfindungsgemäß ausgeführte Schaltung vorteilhaft benutzt werden, da mit dieser Schaltung in besonders einfacher Weise anomale Frequenzabweichungen signalisiert werden können.
Die erfindungsgemäß ausgeführte Schaltung wird
an Hand einiger in der Zeichnung dargestellter Austührungsbeispiele näher erläutert.
Der Kristalloszillator nach Fig. 1 enthält eine Entladungsröhre 1, die über eine Drosselspule 2 gespeist wird; diese Drossel weist für die Oszillatorfrequenz eine hohe Impedanz auf und verhütet, daß Wechselstrom die Speisespannungsbatterie durch-Hießt.
Parallel zur Röhre sind zwei Kreise geschaltet, welche die Reihenschaltung des Kristalls 3 und der Kapazität 4 bzw. die Reihenschaltung der Kapazität 5 und der Synchronisierspannungsquelle 6 enthalten. Der Kapazität 4 wird eine Spannung für den Steuergitterkreis der Röhre 1 entnommen.
Die Synchronisierspannung wird bei dieser Schaltung also über den Kristall 3 dem Steuergitter zugeführt. Dies ist bei Trägerstromfernsprechsystemen von besonderer Bedeutung, da bei der Übertragung der Synchronisierspannung Spannungen mit anderen Frequenzen eingeführt werden können, die dann jedoch durch den Kristall gesiebt werden und somit nicht am Steuergitter der Röhre 1 auftreten.
Weiter erweist sich die zum Synchronisieren des Kristalloszillators über einen bestimmten Frequenzbereich erforderliche Synchronisierspannung als von der Dämpfung des Kristalls unabhängig. Dies ist für die Herstellung von Kristallen von Bedeutung, da verschiedene Kristalle eine weit unterschiedliche Dämpfung aufweisen können.
Ist der Gütefaktor Q des Kristalls groß, so ist der Kristall für die Synchronisierspannung, deren Frequenz weitestgehend gleich der Eigenfrequenz des Oszillators gewählt ist, besser durchlässig, so daß eine größere Synchronisierungs-EMK am Steuergitter der Röhre 1 entsteht.
Es ist weiter noch zu bemerken, daß der Innenwiderstand der Synchronisierspannungsquelle gegen-
! über dem Ersatzwiderstand des Kristalls klein sein muß, damit die Stabilität des Oszillators nicht beeinträchtigt wird.
Fig. 2 stellt eine weitere Ausführungsform der Erfindung dar, bei der beim Überschreiten eines
j einstellbaren Unterschiedes zwischen der Eigen-
; frequenz des Kristalloszillators und der Frequenz der Synchronisierspannung die Zuführung dieser Synchronisierspannung unterbrochen und eine Alarmvorrichtung eingeschaltet wird.
Bei dieser Schaltung wird die Synchroni'sierungsspannung den Eingangsklemmen 7 und 8 der Primärwicklung eines Transformators zugeführt, dessen Sekundärwicklung in den Steuergitterkreis der Entladungsröhre 9 eingefügt ist. Der Wicklung 10 des in den Ausgangskreis der Röhre eingefügten Transformators wird eine Spannung entnommen, die über den Schalter S1 in der Lage 2 dem Widerstand 11 der Oszillatorschaltung zugeführt wird.
Der Schalter S2 nimmt dabei die Lage 2 ein.
Diese Oszillatorschaltung, deren Wirkungsweise derjenigen der Schaltung' nach Fig. 1 entspricht, enthält eine Entladungsröhre 12, eine Kapazität 13, die in Reihe mit dem Widerstand 11 in den Kathodenkreis eingefügt ist, wobei parallel zu dieser Reihenschaltung weiter ein Kreis geschaltet ist, der die Reihenschaltung einer Kapazität 14 und des
j Kristalls 15 enthält. Die an der Kapazität 14 auftretende Spannung wird dem Steuergitter der Röhre 12 zugeführt.
Die Belastung des Oszillators wird von einem Widerstand 16 gebildet, der über einen Transformator 17 mit dem Anodenkreis der Röhre 12 gekoppelt ist. Infolgedessen übt eine Änderung der Belastung nahezu keinen Einfluß auf die Oszillatorfrequenz aus.
Parallel zur Primärwicklung des Transformators 17 liegt eine Glimmentladungsröhre 18, um die Ausgangsspannung zu begrenzen, so daß die Röhre 12 nicht im Bereich niedrigen Innenwiderstands ausgesteuert werden kann.
Ist nun der Oszillator synchronisiert, so ist der Phasenunterschied zwischen der Synchronisierspannung V1, die am Widerstand 11 auftritt, und der Ausgangsspannung V2, die am Widerstand 16 auftritt, von dem Unterschied zwischen der Frequenz der Synchronisierspannung und der Eigenfrequenz des Oszillators abhängig. Wird dieser Phasenunterschied bei der höchsten noch zu synchronisierenden Frequenz des Oszillators als φί und bei der niedrigsten zu synchronisierenden Frequenz als <p2 bezeichnet, so beträgt q:t — q:9 = i8o°.
Der Wicklung 20 des Ausgangstransformators der Entladungsröhre 9 sowie der Wicklung 21 des Ausgangstransformators 17 der Entladungsröhre 12
werden nun Spannungen entnommen, die einer noch , nachstehend zu erörternden Ringmodulatorschaltung zugeführt werden, und zwar derart, daß die am Widerstand 22 auftretende Ausgangsspannung dieses Ringmodulators vom Phasenunterschied zwischen den beiden zugeführten Spannungen abhängig ist. Es ist zu bemerken, daß die an der Wicklung 20 auftretende Spannung über ein phasendrehendes Netzwerk 23 dem Ringmodulator zugeführt wird, mittels dessen also der Phasenunterschied zwischen den zugeführten Spannungen und somit die Ausgangsspannung am Widerstand 22 regelbar ist.
Dieses phasendrehende Netzwerk 23 wird nun derart eingestellt, daß beim Überschreiten eines bestimmten Unterschiedes zwischen den Frequenzen der Synchronisierspannung und des Oszillators, was einem bestimmten Phasenunterschied zwischen den Spannungen V1 und V2 und damit einem bestimmten Phasenunterschied der Spannungen über den Wicklungen 20 und 21 entspricht, die Spannung am Widerstand 22 einen solchen Wert erreicht, daß die Entladungsröhre 24 geöffnet wird. Infolgedessen wird das in den Anodenkreis der Röhre eingefügte Relais Re2 erregt und der Kontakt 25 geschlossen. Dieser Kontakt schließt dabei die Alarmanlage, im vorliegenden Fall ein Lämpchen 26, an eine Batterie an.
Auch bringt das Relais Re2 den Schalter S.7 in die Lage i, wodurch eine negative Spannung im Steuergitterkreis der Röhre 9 über den Widerstand 27 entsteht, wodurch die Röhre 9 gesperrt wird.
Unter Zuhilfenahme des in den Anodenkreis der Röhre 9 eingefügten Relais Re1 kann auch der Schalter S1 in die Lage 1 gebracht werden, wodurch die Ausgangsspannung der Röhre 9, wenn diese Röhre wieder durchlässig wird, nicht der Oszillatorschaltung, sondern einem Widerstand 28 zugeführt werden wird.
Der Kristalloszillator schwingt dann frei, so daß verhütet wird, daß, nachdem der Kristalloszillator aus dem Synchronisiertritt gefallen ist, die Ausgangsspannung infolge der noch vorhandenen Synchronisierspannung Schwebungen enthält.
Um den Oszillator erneut zu synchronisieren, wird der Schalter S2 wieder in die Lage 2 zurückgeführt, wodurch die Entladungsröhre 9 wieder geöffnet wird, jedoch mit dem Widerstand 28 als .Belastungswiderstand. Der Oszillator schwingt also noch frei. Das Lämpchen 28 fängt nun an, periodisch zu brennen, wobei die Periode durch den Frequenzunterschied zwischen der Synchronisierspannungsfrequenz und der Oszillatorfrequenz bestimmt ist. Der Oszillator wird nun mittels einer veränderlichen, in Reihe mit dem Kristall geschalteten Impedanz 29 nachträglich abgeglichen bis die beiden Frequenzen gleich sind, worauf der Schalter S1 in Lage 2 geführt wird und der Oszillator wieder synchronisiert ist.
Der Ringmodulator besteht hierbei aus einer doppelten Gegentaktschaltung von Demodulatoren, wobei die Durchlaßrichtung des Demodulators der einen Gegentaktschaltung der des anderen entgegengesetzt ist. Die an der Wicklung 21 auftretende Spannung wird der Primärwicklung des Transformators 30 zugeführt, während die an der Wicklung auftretende Spannung über das phasendrehende Netzwerk 23 zwischen den elektrischen Mittelpunkten einer jeden der beiden Gegentaktschaltungen angeschlossen ist. Infolgedessen wird durch letztere Spannung die Polarität der anderen Spannung periodisch umgekehrt und die Richtung und der VVert der demodulierten Spannung ist vom Phasenunterschied zwischen den beiden zugeführten Spannungen abhängig.

Claims (7)

  1. Patentansprüche:
    ι. Schaltung mit einem piezoelektrisch ge- go steuerten Oszillator, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergitter der in den Oszillator eingefügten Entladungsröhre über einen den Kristall enthaltenden Kreis eine Synchronisierspannung zugeführt ist.
  2. 2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatorschaltung die Parallelschaltung wenigstens zweier Kreise enthält, von denen der eine Kreis die Reihenschaltung des Kristalls und einer Kapazität enthält, go der die Spannung für das Steuergitter der Entladungsröhre entnommen wird, und der zweite Kreis, dem die Synchronisierspannung zugeführt wird, eine Kapazität enthält.
  3. 3. Schaltung nach den Ansprüchen 1 oder 2, gj dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten eines einstellbaren Unterschiedes zwischen der Eigenfrequenz des Kristalloszillators und der Frequenz der Synchronisierspannung die Zuführung dieser Spannung unterbrochen und eine Alarmeinrichtung eingeschaltet wird.
  4. 4. Schaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronisierspannung über eine Entladungsröhre dem Kristalloszillator zugeführt wird und ein Teil der Ausgangsspannung dieser Röhre und ein Teil der Ausgangsspannung des Oszillators einer Schaltung zugeführt werden, deren Ausgangsspannung vom Phasenunterschied zwischen den beiden zugeführten Spannungen abhängig ist, welche Ausgangsspannung ein Relais derart steuert, daß, wenn dieser Phasenunterschied einen einstellbaren Wert überschreitet, ein Alarmsignal wirksam wird und die Entladungsröhre, der die Synchronisierspannung zugeführt wird, gesperrt ist.
  5. 5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung, deren Ausgangsspannung vom Phasenunterschied zwischen den beiden zugeführten Spannungen abhängig ist, aus einer doppelten Gegentaktschaltung von Demodulatoren besteht, derart, daß die Durchlaßrichtung der einen Gegentaktschaltung der der anderen entgegengesetzt ist.
  6. 6. Schaltung nach Anspruch 5, dadurch ge- 12j kennzeichnet, daß in die Zuführungsleitung zu
    den Demodulatoren, aus der die Synchronisierspannung entnommen wird, ein Netzwerk mit einstellbarer Phasendrehung eingefügt ist.
  7. 7. Trägerstromfernsprecheinrichtung, bei der auf der Sende- und Empfangsseite Kristalloszillatoren verwendet werden und bei der eine Synchronisierspannung ausgesandt wird, dadurch gekennzeichnet, daß diese Kristalloszillatoren unter Zuhilfenahme einer Schaltung nach einem der vorangehenden Ansprüche mit dieser Synchronisierspannuiig synchronisiert sind.
    Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
    © 140 6.
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