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Rückgekoppelter Röhrengenerator unter Verwendung eines Übertragerkristalls
Zur Frequenzstabilisierung ist es bei rückgekoppelten Röhrengeneratoren bekannt,
zwischen den Eingang und :den Ausgang der Verstärkerröhre eine Wheatstonesche Brücke
zu schalten, derart, daß die Ausgangswechselspannung an der einen Diagonale der
Brücke liegt, während die andere Diagonale der Brücke an das Gitter derselbenRöhre
geführt ist. Einer der Brückenzweige wird dabei durch einen Schwingkreis oder einen
Schwingkristall gebildet, während die anderen Brückenzweige Ohmsche Widerstände
enthalten. In einem der Brückenzweige kann ein amplitu.denabhängiger Widerstand
angeordnet sein, wenn eine Stabilisierung der Amplitude erreicht werden soll. Die
gleichen Ergebnisse wie bei diesem brückenstabilisierten Generator kann man bei
einfacherem Aufbau durch den rückgekoppeltenRöhrengenerator gemäß .der Erfindung
erhalten. Der Röhrengenerator gemäß ,der Erfindung vermeidet darüber hinaus die
Fehlerquellen .des, bekannten brÜckenstabilisierten Generators, der bei Verwendung
eines Schwingkristalls mindestens einen Übertrager benötigt und beidem infolge :der
Parallelkapazität des Kristalls bei höheren Frequenzen wilde Schwingungen auftreten
können.
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Die Erfindung macht bei einem rückgekoppelten Röhrengenerator Gebrauch
von einem übertragerkristall (Vierpolkristall) als frequenzbestimmendes
Element.
Übertragerkristalie haben bekanntlich die Eigenschaft, zwischen Eingangsspannung
und Aus= gangsspannung eine Phasendrehung von r8o'° herbeizuführen: Gemäß der Erfindung
sind die beiden nicht gemeinsamen Belegungen des übertr:agerkristalls durch einen
Ohmschen Widerstand überbrückt, dessen Widerstandswert so bemessen ist, daß die
Differenz der gegenphasigen, Tiber den Vierpolquarz bzw. den Widerstand fließenden
Ströme am Verbraucherwiderstand einen Spannungsabfall ergibt, der bedeutend kleiner
als die Eingangsspannung ist und gegen sie um i8a°' phasenverschoben.
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Ein Ausführungsbeispiel eines rückgekoppelten Röhrengenerators gemäß
der Erfindung, welches den außerordentlich einfachen Aufbau erkennen läßt, ist in
der Fig: i dargestellt. Der Übertragerkristall Q, z. B. ein Überträgerquarz,- liegt
bei diesem Ausführungsbeispiel mit seiner gemeinsamen Belegung an der Kathode der
Generatorröhre V, wähnend die nicht gemeinsamen Belegungen einmal mit dem Gitter
und einmal mit der Anode der Röhre verbunden sind. Der Übertragerquarz, der vorzugsweise
geschirmt ist, arbeitet zwischen :den Widerständen R1 und R2. Gemäß der Erfindung
sind nun .die beiden nicht gemeinsamen Belegungen des Übertragerquarzes durch einen
Widerstand R überbrückt, dessen Widerstandswert so bemessen ist, :daß das Übertragungsmaß
des Rückkopplun@gsvierpol:s nach der Erfindung bei der Serienresonanz des Schwingkristalls
reell und klein ist. Es ist außerdem noch ein Blockkondepsator C vorgesehen, um
die Anodenspannung vom Gitter fernzuhalten.
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Daß die Generatorsch:altung nach Fig. i in ihrer Wirkung einer Brückenschaltung
entspricht, ergibt sich aus dem in der Fig.2 gezeichneten Ersatzschaltbild, wie
noch nachgewiesen wird. Der Übertragerquarz, für den eine Übersetzung i : i angenommen
wurde, ist im Ersatzschaltbild in bekannter Weise durch eine T-Schaltung mit dem
idealen Übertrager Ü im Querzweig , und derReihenschaltung von Induktivität 2 L.,
Kapazität
und Widerstand 2Ro in jedem Längszweig ersetzt. Die Widerstände R1 und R2 sind niederohmig
gegen 4,R. gewählt. Der Überbrückungswiderstand R ist zur Erfüllung der angegebenen
Bedingung in der Größenordnung von 4 R, zu wählen. Er muß zur Erfüllung der Schwingbedingung
etwas von 4 R, .abweichen. Es ist vorteilhaft, ihn größer als 4 R, zu machen. In
der Gleichung für die Schwingbedingung bedeutet S die Steilheit der Generatorröhre
V.
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Zum Nachweis, daß es sich bei dem rückgekoppelten Generator gemäß
der Erfindung tatsächlich um eine dem brückenstabilisierten Generator gleichwertige
Anordnung handelt, wird Gebrauch gemacht von einem von B a r t 1 e t t aufgestellten
Satz. B a r t 1 e t t hat nachgewiesen, daß man jeden Vierpol, der sich in zwei
spiegelbildlich gleiche Hälften aufteilen läßt, in eine Brückenschaltung'überführen
kann, wenn man die Impedanzen der Brückenschaltung in bestimmter Weise aus den Leerlauf-
und Kurzschlußimpedanzen, dieser Hälften zusammensetzt. Der durch den Über= tragerkristall
gebildete Vierpol, der in Fig. 3 a noch einmal im Ersatzschaltbild herausgezeichnet
ist, kann auch in der Form der Fig. 3 b .dargestellt werden. Der ideale Übertrager
ist dabei durch die in den Längszweigen angeordneten Induktivitäten 2 L und den
im Querzweig angeordneten Induktivitäten -2 L ersetzt. Wie die gestrichelte Linie
erkennen läßt, besteht dieser Vierpol demnach aus zwei spiegelbildlich -gleichen
Hälften. Nach B a r t 1 e t t kann man -nun diesen Vierpol in einte Brücken-Schaltung
umwandeln, wenn man beispielsweise in zwei gegenüberliegenden Zweigen der-Brücke
den Kurzschlußwiderstand eines Halbgliedes und in den beiden anderen Zweigen den
Leerlaufwidcr-- -stand des Halbgliedes anordnet. Man erhält auf diese Weise die
Brückenschaltung der Fig. 3 c, die in den beiden Längszweigen den Widerstand
und in den Querzweigen die Reihenschaltung von nung gemäß der Erfindung ist also
ein brücken-und 2R. enthält. Die Schaltungsanordstäbilisierter' Generator.
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Als reeller Brückenwiderstand R- werden insbesQndere ein amplitudenabhängiger
Widerstand; z. B. ein Heißleiter, Kaltleiter, oder auch zwei gegensinnig parallel
geschaltete Gleichrichter verwendet. Wenn sich dabei z. B. bei der in Fig. i dargestellten
Anordnung zu hohe Werte für :den nichtlinearen Widerstand R ergeben sollten, was
insbesondere bei hochohmigen Biegungsschwingerquarzen für tiefe Frequenzen eintritt,
ist der amplitudenabhängige Widerstand über einen Ohmschen Spannungsteiler anzuschalten.
Eine Möglichkeit hierzu- zeigt beispielsweise die Anordnung nach Fig.4. Bei dieser
Anordnung ist parallel zum Widerstand R1 ein hochohmiger Spannungsteiler R4, R,
geschaltet und der nichtlineare Widerstand R' über diesen Spannungsteiler mit der
nicht gemeinsamen Belegung des Übertragerquarzes Q verbunden. Infolge der Spannungsteileranordnung
kann bei dieser Anordnung der Widerstand R wesentlich kleinere Werte als 4 R, annehmen.