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Zungenoszillator mit kurzer Einschwingzeit Zungenoszillatoren :bekannter
Art bestehen im wesentlichen aus einer ferromagnetischen Schwingzunge als frequenzhestirmmendes
Glied und zwei permanentmagnetischen Kreisen mit je einer Induktionsspule, wobei
rder eine Kreis zum Antrieb, der andere Kreis zur Rückkopplung dient. Diese beiden
magnetischen Kreise wenden meist durch zwei permanente Magnete gebildet und schließen
sich mit Hilfe von je zwei Luftspalten über die Schwingzunge, wobei die beiden Flüsse
in der Schwingzunge gleichsinnig und gleich stark sein sollen. Die durch die Bewegung
der Schwingzunge in der Spule fdes einen magnetischen Kreises induzierte EMK wird
auf das Gitter einer Elektronenröhre übertragen, und die dadurcherzwungene Ano!denstromänderung
wird über @die Spule des zweiten magnetischen Kreises zurr Aufrechterhaltung der
Schwingungen. der Schwingzunge benutzt. Es handelt sich dabei um eine magnetisch-mechanische
Rürikkopplung von der Anode auf das Gitter der Antrieabsröhre. Infolge dieser Rückkopplung
schaukelt sich die Schwingung auf eine konstante, denelektrischenAntriebsbedingungen.entsprechende
Maximalamplitude auf. Zur Aufrechterhaltung der Schwingung muß die Plhasenverschiebung
zwischen Anodenstrom und induzierter Gitterspannung bei Anwehdurng einer Triade
r8o°, bei Anwendung einer Doppeltriode o° sein.
Man hat nun erkannt,
daß außer der mechanischmagnetischen Kopplung dies. Anodenkreises und des Gitterkreises
über die Schwingzunge infolge- des unvermeidlidhen Streuflusses eine zusätzliche
induktive Kopplung zwischen Anodenspule und Gitterspule besteht. Ist diese induktive
Kopplung größer als die mechanisch-magnetische Kopplung über die Schwingzunge, so
kommt es zu Schwingungen, die nicht mehr durch die Sahwingzunge@, sondern durch
Induktivitäten und Kapazitäten der Schaltung bestimmt sind. Der Streufluß und damit
die genannte induktive Kopplung ist außer von d er Konstruktion (Luftspalte, Eisenweg)
noch von der Größe der Antriebsenergie abhängig. Um einen stabilen Betrieb des Zungenoszillators
zu gewährleisten, darf daher die Antriebsenergie für die Schwingzunge einen bestimmten
Maximalwert nicht übierscJhreiten, wodurch aber auch die untere Grenze für die Einsclhwingzeit
des Zungenoszillators festgelegt ist.
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Diese Beschränkung ist für die Verwendung von Zungenoszillatoren in
tonfrequenten Signal- und Steueranlagen sehr nadhteilig, indem die erwünschte kurzeEinschwingzeit
meist nicht erreichhar ist und man demzufolge eine oft beträchtliche Verlängerung
der Ansprechzeit von Schalt- und Steuermitteln in Kauf nehmen muß; oder es muß der
Zungenoszillator im Dauerbetrieb laufen.
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Die Erfindung will den genannten Nachtei durch eine Kompensation der
induktiven Kopplung beheben. Sie betrifft einen Zungenoszillator mit kurzer Eirnschwingzeit,
welcher dadurch gekennzeichnet ist, daß er zwei magnetische Kreise mit je zwei.
Spulen in einer derartigen räumlichen Anordnung und elektrischen Schaltung aufweist,
,daß das elektrisch-magnetische System .in rbezug auf die induktiven Kopplungen
symmetrisch, das magnetisch-rnechanische System in Bezug auf die Kraftmomente, die
auf die Zunge wirken, unsymmetrisch ist. Insbesondere wird dies dadurch erreicht,
daß in jedem magnetischen Kreis je eine Spule nahe am Zungenende und je eine Spule
nahe an der Einspamnstelle der Zunge angeordhet ist und daß die Spulen jedes magnetischen
Kreises in Reihe geschaltet sind: und idie Spulendes einen Kreises be-
züglich
des Wicklungssinnes gleichsinnig, die Spulen des anderen Kreises aber gdegensinnig
zusammengeschaltet -sünd.
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Ein AusfghrungsJbeispiel der Erfindung wind an Hand der Zeichnung
näher erläutert.
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Die Zeichnung zeigt in Fig. i eine Anordnung der :magnetischem Kreise
in perspektivischer Darstellung, in Fig. 2 ein Schaltschema mit einer Elektronenröhre.
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Im Ausführungsbeispiel gemäß Fing. i befindet sich links und rechts
einer i i je ein permanentmagnetischer Kreis., Bieren Flüsse durch die gestrichelten
Linien 12, 13 angedeutet sind. Der magnetische Kreis 12 links der Zunge wird durch
- weinen permanenten Magnet 1q. und zwei Weicheisenkerne 15, 16 gebildet, weben
jeder Kern 1.5 bzw. 16 mit der Zunge i i einen. Luftspalt bildet. Auf @ jedem Kern
15 bzw. 16 isst eine Spule 17 . bzw. 18 angeordnet. Die beiden Spulen 17 und 18
sind genau gleich Üimiensioniert und !haben gleiche Windungszahl. Der magnetische
Kreis 13 rechts der Zunge wird durch einen permanenten Magnet ig und zwei Weidhei.senkerne
analog den Kernen 15 und 16 gebildet, welche jedoch in der Zeichnung nicht sichtbar
sind und welche ebenfalls mit der Zunge zwei Luftspalte bilden. jeder dieser Kerne
trägt eine Spule 2o bzw. 21. Beide Spulen 2o; 21 sind genau gleich dimensioniert
und "halben gleiche Windungszah 1. Die beiden Spulenpaare können gleich oder verschieden
sein, wie später erörtert wird. Hingegen müssen die !beiden permanenten Flüsse 12
und 13 gleichsinnig und gleich stark sein, was dadurch erreicht wird, d'aß die beiden
Magnete 1q. und i9 gleich stark magnetisiert und die vier Kerne undLuftspalte bezüglich
der Zunge i i genau symmetrisch angeordnet sind. Die beiden Flüsse treten in .der
Nähe des frei schwingenden Endes der Zunge i i in dieselbe ein und in der Nähe der
Einspannstelle wieder aus. Die Wicklungsanfänge der Spulen sind mit A, die Wicklungsenden
mit E bezeichnet. Die @beiden Spulen jedes Paares sind in Reihre geschaltet, und
zwar sind dabei die beiden Spulen 17, 18 gegensinnig geschaltet, indem :das Wicklungsende
E der Spule 17 .mit dem Wicklungsende E .der Spule 18 verbunden ist, während die
beiden Spulen 2,o, :2i gleichsinnig geschaltet sind, indem d as Wicklungsende- E
(der Spu le 2o mit dem Wicklungsanfang A der Spule 2i verbunden rist. Die von den
Spulen abgehenden Leitungen 22, 23, 2q. dienen zum AnscJhluß an eine Antriebsröhre.
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Schwingschaltungen mit einer Triode sind #bekannt. Es ist auch bekannt,
als Antriebsröhre eine Doppeltriode _zu vei#wenden, welche den Vorteil aufweist"daß
die Dellastung,des Anodenkreises des ersten Systems den Anodenstrom des zweiten
Systems. praktisch nur unbedeutend beeinflußt und als. Doppelröhre eine viel größere
Verstärkung liefert. Eine diesbezügliche Schaltung ist in Fig. 2 gezeigt. Die Spulen
und ri!h:re Anschlüsse sind gleich bezeichnet wie in Eig. i. Die Zuleitung 22 des
linken Spulenpaares bist über einen Kopplungskondensator 25 an der zweiten Anode
der Röhre angeschlossen, die Zuleitung23 des rechten Spulenpaares liegt am ersten
Gitter der Röhre, und die beiden Spulenpaaren gemeinsame Rückleitung 24 liegt an
den Kathoden. Der Kondensator 25 bildet mit den Spulen 17, 18 einen Schwingkreis,
welcher .auf eine Resonanzfrequenz .abgestimmt ist, die der Zungenfrequenz gleich
-ist. Diese Abstimmung kann durch. Anpassung- des Kopplungskondensators 25 oder
durch P:arallelsrihalten eines Abstim@mkondensators zu den Spulen erfolgen. Der
Anodenwechselstrom in den Spulen 17, 18 überlagert dem permanenten Fluß 18 einen
Wechselfluß, welcher die Zunge i i in Schwingung versetzt. Die Schwingungen der
Zunge i i induzieren in den Spulen@2o, 21 -die Gitterspannung. Die infolge Streuung
auftretende induktive Kopplung Bier beiden Spulen 17 und 2o wird durch die infolge
der symmetrischen Verhältnisse gleichstarke
Gegenkopplung der beiden
Spulen 18 und 21 kompensiert. Dadurch, daß die beiden Spulen 17 und 2o mit ihren
Kernen in der Nähe des frei schwingenden Endes der Zunge, (die Spulen 18 und 21
mit ihren Kernen jedoch in der Nähe der Einspannstelle der Zunge angeordnet und
die Spulen des einen Paares gegeneinandergeschaltet sind', ist die magnetis,ch-,mechanische
Kopplung unsymmetrisch. Der Anodenstrom erzeugt .im Kern oder Spule 18 einen Wechselfluß,
,dessen Phasenlage zum Wechselfluß im Kern der Spule 17 um 18o° verschoben .ist.
Während jedoch der Fluß der Spule 17 zur Schwingungsanregung der Zunge fast vollständig
ausgenutzt ist, hat .der Fluß der Spule 18 nur geringe Wirkung auf die Zunge. Die
Zungenschwingungen induzieren in den Spulen 2o und 21 amplitudenproportionale und:
phasengleiche Spannungen, die sich addieren.
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Aus dieser Betrachtung ist .ersichtlich, daß die Spulenpaare dies
Gitterkreises und des Anodenkreises vertauscht werden können. Wird die Leitung 22
an das Gitter und die Leitung 23 über dien Kopplungskondensator 25 an die Anode
geschaltet, so addieren sich die Flüsse der Antriebsspulen 21, 22, und die induzierten
Spannungen der Spulen 17, 18 subtrahieren sich, so daß der Gesamteffekt derselbe
bleibt.
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Bei der Herstellung eines Zungenoszilllators ist es praktisch, alle
vier Spulen gleich herzustellen.-Es kann jedoch vorteilhaft sein, die Windungszahlen
der Spulen in den beiden Systemen verschieden zu machen, um für eine bestimmte 0s=
zillatorfrequenz eine bessere Anpassung des Resonanzkreises zu erreichen.