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Röhrengenerator mit Schwingkristall Bei Röhrengeneratoren, die zur
Konstanthaltung der Frequenz Schwingkristalle aufweisen, besteht die Möglichkeit,
den Schwingkristall als Parallelresonanzkreis oder als Serienresonanzkreis zu betreiben.
Der Betrieb in Serienresonanz bietet den Vorteil, dali die Resonanzfrequenz nur
sehr gering von der schädlichen Kapazität der Elektrodenzuführungen abhängig ist,
was bekanntlich bei der Parallelresonanz weit weniger der Fall ist. Ferner hat es
sich gezeigt, daß die-Schwingkreisgüte bei Serienresonanz besser ist als bei Parallelresonanz.
Weiter ist es aus konstruktiven und elektrischen Gründen von Vorteil, wenn der Kristall
einpolig geerdet werden kann. Es sind Röhrengeneratorschaltungen bekannt, in den
der Schwingkristall auf der Serienresonanz schwingend gleichzeitig einpolig an Erde
liegt. Vorliegende Erfindung befaßt sich ebenfalls mit einer solchen Schaltung.
Die Erfindung besteht darin, daß zwei in Kaskade geschaltete Verstärkerröhren vorhanden
sind, deren Kathoden für die Betriebsfrequenz wenigstens angenähert parallel geschaltet
und über eine Impedanz mit dem Erdpotential verbunden sind, und daB das Gitter der
ersten Verstärkerröhre mit dem nicht an Erdpotential liegenden Pol des Schwingkristalles
und über einen Widerstand mit der Kathode der Verstärkerröhre verbunden ist. Die
Verbindung mit dem Erdpotential kann direkt erfolgen oder auch über Kondensatoren,
die für die Betriebsfrequenz praktisch einen KurzschluB bilden.
Gegenüber
- .den bekannten Sehaltungen hat die Schaltung der Erfindung den Vorteil, daß keine
zusätzlichen elektrischen Schwingungskreise vorhanden sind, wie dies bei den bekannten
Schaltungen der Fall ist. Das vereinfacht den Aufbau und hat 'vor allem auch den
Vorteil, daß bei Verwendung mehrerer umschaltbarer Kristalle die Umschaltung sehr
einfach erfolgen kann und auch keine entsprechende Nachstimmung, erfordert.
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Die Erfindung wird nun an Hand von zwei Schaltungen näher erläutert.
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F ig. i zeigt die erfindungsgemäße .Prinzipschaltung; Fig. 2 zeigt
eine praktisch ausgeführte Schaltung mit Pentoden: In der Fig. i sind V1 und V2
die in Kaskade geschalteten Verstärkerröhren, z. B. . .Trioden... Ihre Kathoden
sind unter sich und über den Widerstand Rk mit dem Erdpotential E verbunden. Das
Gitter des ersten Rohres ist einerseits über den Schwingkristall K mit dem Erdpotential
E und andererseits über den Widerstand Rgl mit der- Kathode, des ersten Rohres verbunden.
-Die Anode der Röhre V1 ist über den Widerstand Ra und die Anode der Röhre V1. über
die Impedanz Z nach der gemeinsamen .Anodenspannungsklemme + Ua verbunden. Der negative
Pol - Ua der Spannungsquelle liegt am Erdpotential. E. In . der Gitterverbindung
der Röhre V1 kann eine Gittervorspannung, z. B. eine Batterie, eingeschaltet sein.
Das Gitter der Röhre VZ ist über den Kopplungskondensator C mit der Artode der Röhre
V1 und über den Ableitwiderstand Rg. nach dem Erdpotential E verbunden. Die Ableitung
kann auch. nach der Kathode der Röhre V2 erfolgen, wobei eventuell eine zusätzliche
Gittervorspannung eingeschaltet sein kann.
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Eine weitere Schaltung nach der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt.
In diesem Fall sind die Verstärkerröhren VJ, V2 Pentoden. Ferner ist in jeder Kathodenleitung
vor ihrem Zusammenschluß je ein Widerstand Rvl und Rv, eingeschaltet zur Erzeugung
der jeweiligen Gittervorspannung. Die Widerstände sind durch Kondensatoren überbrückt,
so daß die Kathoden- für die_Betriebsfrequerizwenigstens angenähert parallel geschaltet
sind. Die Schaltung weist ferner eine zum Widerstand Ra parallel geschaltete Drosselspule
La auf. Sie hat den Zweck, insbesondere bei höheren Betriebsfrequenzen die
Röhren- und Zuleitungskapazitäten zu kompensieren, um so zusätzlich Phasenfehler
zu vermeiden.
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Die Widerstände im Schwingkristall, insbesondere der Widerstand Rgl
und der Widerstand Rk, können niederohmig gewählt werden bei Quarzen in der Größenordnung
von io bis iooo Ohm, was den Vorteil hat, daß die Eigenfrequenz von äußeren Störeinflüssen
sehr wenig abhängig ist. Die Schaltung erlaubt die Anwendung vorn Schwingkristallen
im Frequenzgebiet von io bis 30 MHz. Für die Betriebsweise ist die Wahl des
Widerstandes Ra sowie der Röhrensteilheiten S1, S2 und der Verlustwiderstand R des
Kristalles bei Serienresonanz von Bedeutung.
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Die Entnahme der Energie erfolgt zweckmäßig an der Anode der zweiten
Röhren V2. Das hat den Vorteil, daß die Belastung, dargestellt durch die Impedanz
Z, praktisch ohne Einfluß auf den Schwingvorgang ist. Entsprechend ist die Frequenzbeeinflussung
durch Belastungsänderungen sehr klein. Der Ausgangskreis hat zweckmäßig aperiodischen
Charakter. Selbstverständlich könnten auch ein oder mehrere Schwingungskreise oder
ein Bandfilter im Ausgangskreis liegen. Phasendrehungen haben keinen Einfluß auf
die Schwingkonstanz.
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Dem Anodenkreis der Röhre VZ können aber auch Oberwellen entzogen
werden, indem das Rohr V, auch als Frequenzvervielfacher arbeiten kann. Im Anodenkreis
sind dann ein oder mehrere Schwingkreise eingeschaltet, die auf die betreffenden
Oberwellen abgestimmt sind.
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Um eine höchste Frequenzkonstanz zu erhalten, ist es von Vorteil,
wenn die Beziehungen eingehalten werden
Parallel zu diesen Widerständen können auch Drosselspulen geschaltet werden, deren
Induktivitä t und Eigenkapazität so geNvählt wird, claß sich auf der Schwingfrequenz
eine sehr flache Resonanzkurve ergibt.
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Bei der Generatorschaltung der Erfindung ist es in ganz besonders
einfacher Weise möglich, einzelne Schwingkristalle wahlweise einzuschalten. Alle
Schwingkristalle sind dann einpolig mit dem Erdpotential verbunden, während die
nicht geerdeten Pole der Kristalle zu einem Umschalter führen. Der Abgriff des Umschalters
führt dann zum Gitter des ersten Verstärkerrohres. Weitere Umschaltungen sind nicht
erforderlich, da die übrigen Schaltungsteile durchweg aperiodisch sind. Weitere
ausgesprochene Resonanzen innerhalb der Schaltungen sind nicht vorhanden. Wird der
Widerstand Ra genügend klein gewählt, so ist es leicht möglich, die Schaltung in
einem breiten Frequenzbereich von 1 : 1,5 bis i : io praktisch aperiodisch zu machen.
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Werden als Röhren Pentoden verwendet, so kann man mit Vorteil als
Schirmgitterwiderstände stromabhängige Widerstände verwenden, um so eine Amplitudenbegrenzung
zu erhalten. Die Schirmgitterwiderstände müssen mit zunehmendem Strom ihren Widerstandswert
vergrößern, z.13. Eisenwasserstoffwiderstände. Auf diese Weise erreicht man ein
Absenken der Schirmgitterspannung mit zunehmender Amplitude und damit eine Verringerung
der Steilheit der betreffenden Röhre.
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Selbstverständlich könnte zur Amplitudenbegrenzung auch der Widerstand
Rk belastungsabhängig sein. Der Widerstand muß die Eigenschaft besitzen, daß sich
sein @N'iderstandswert verringert,
wenn der Schwingstrom zunimmt,
z. B. Kohlenwiderstände oder Leiter aus Urandioxyde.' Um den Einfluß des durchfließenden
Anodengleichstromes auszuschalten, kann parallel zum Widerstand eine Drosselspule
gelegt werden.
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Eine Amplitudenbegrenzung kann auch am Gitter des zweiten Rohres in
bekannter Weise vorgenommen %%-erden, indem die Gittervorspannung so gewählt wird,
daß Gitterstrom einsetzt und dadurch eine Verschiebung der mittleren der Gittervorspännung
am zweiten Rohr zustanrde kommt.