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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 1. April 1955 Bekanntgemacht am 26. Juli 1956Registration date: April 1, 1955. Advertised on July 26, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung sinusförmiger oder nahezu sinusförmiger elektrischer Schwingungen mittels eines Transistors mit einer Stromverstärkung zwischen Emitter und Kollektor von weniger als i, z. B. mittels eines Grenzschichttransistors. The invention relates to a circuit arrangement for generating sinusoidal or almost sinusoidal electrical oscillations by means of a transistor with a current gain between emitter and collector of less than i, e.g. B. by means of a boundary layer transistor.

Ein. Grenzschichtransistoir kann z. B. mit geeridetier Emitterelektrode, mit eimer Parallelresonanzkreis im Kollektorkreis und mit einer induktiven Rückkopplung zur Basiselektrode verwendet werden. Bei dieser Schaltungsanordnung wird die Amplitude der Schwingungen einerseits durch Stromsättigung im KoI lektork reis und andererseits infolge der Unterbrechung des Kollektor-Stroms begrenzt. Der Unterschied zwischen, der Wirkung des Transistors und der einer Elektronenröhre liegt darin, daß die Eingangsimpedanz des Transistors. sich plötzlich stark ändert, z.B. von etwa, 600 Ohm bis etwa 0,5 MOhm, wenn der Zustand erreicht wird, in dem der Kollektorstrom zu fließen aufhört. In. dem Augenblick, in dem der Kollektorstrom wieder zu fließen anfängt, dämpft die stark verringerte Eingangsimpedanz des Tran-A. Boundary layer transistor can e.g. B. with dressed animals Emitter electrode, with a bucket parallel resonance circuit in the collector circuit and with an inductive one Feedback to the base electrode can be used. In this circuit arrangement the amplitude of the oscillations on the one hand due to current saturation in the KoI lektorkreis and on the other hand limited due to the interruption of the collector current. The difference between, der The effect of the transistor and that of an electron tube is that the input impedance of the Transistor. suddenly changes significantly, e.g. from around 600 ohms to around 0.5 MOhm, if the state is reached in which the collector current stops flowing. In. the moment the Collector current begins to flow again, dampens the greatly reduced input impedance of the trans-

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den ParaLlelireisoiTanizkrei'S, wodurch die positiven Hallbperiodeni gegenüber den negativen Halbperioden der Schwingungen stark verringert und somit die endgültigen, Schwingungen stark verzerrt werden. ,the ParaLlelireisoiTanizkrei'S, whereby the positive reverberation periods compared to the negative Half-periods of the vibrations are greatly reduced and thus the final, vibrations are greatly distorted will. ,

Diese Verzerrungen, .können, dadurch herabgesetzt werden, daß. ein Widerstand zwischen der Emitterelektrode und Erde 'geschaltet wird, Die Eingangsimpedanz während der Halbperioden, inThese distortions, .can, be reduced by. a resistance between the Emitter electrode and earth 'is switched, the input impedance during the half-periods, in

icr denen der Transistor von Strom durchflossen wird, wird infolge dieses Widerstands erhöht, der außerdem eine gewisse negative, Rückkopplung herbeiführt. Wenn dieser Widerstand hinreichend hoch gewählt wird, sind die erzeugten, Schwingungen nahezu sinusförmig.;-/eine solche Schaltungsanordnung hat jedoch den Nachteil, daß die Amplitude der Schwingungen erheblich verringert wird.in which the transistor is traversed by current, is increased as a result of this resistance, which also induces some negative feedback. If this resistance is chosen to be sufficiently high, the generated vibrations are almost sinusoidal.; - / such a circuit arrangement however, it has the disadvantage that the amplitude of the vibrations is considerably reduced will.

Eine andere Möglichkeit zur Verringerung der Verzerrungen ist die, daß das Verhältnis zwischen L und! C des Oszillatorkreises kleiner-gemacht wird. Wird die Resonanzimpedanz des Oszillatorkreises kleiner als die Eingangsimpedanz des Transistors gewählt, von diesem Kreis aus gesehen während der Halbperioden,, in. denen der Kollektorstroim fließt, so üben--die plötzlichen; Änderungen-der Eingangsimpedanz nur einen, geringen Einfluß auf die Form der Schwingungen, aus. Diese Schaltungsanordnung hat den Vorteil, daß die Amplitude der Schwingungen nicht so stark verringert wird wie infolge des vorerwähnten Emiittenwiiderstiandes, aber der größere Wert des Kondensators kann bedenklich sein, z.B. wenn der Generator auf verschiedene Frequenzen, einstellbar sein soll.Another way to reduce distortion is to reduce the ratio between L and! C of the oscillator circuit is made smaller. If the resonance impedance of the oscillator circuit is selected to be smaller than the input impedance of the transistor, seen from this circuit during the half-periods in which the collector current flows, then practice - the sudden ones; Changes in the input impedance only have a minor influence on the shape of the oscillations. This circuit arrangement has the advantage that the amplitude of the oscillations is not reduced as much as due to the aforementioned emitter resistance, but the larger value of the capacitor can be questionable, for example if the generator should be adjustable to different frequencies.

Die Änderung der Eingangsimpedanz des Transistors ist darauf zurückzuführen, daß die Basiselektrode gegenüber der Emitterelektrode positiv wird. Diese Aussteuerung in den, positiven. Bereich wird durch die spannungsabhängige Rückkopplung bei Verwendung von Parallelresonanzkreisen verursacht. '.,...The change in the input impedance of the transistor is due to the fact that the base electrode becomes positive with respect to the emitter electrode. This modulation in the, positive. Area is caused by the voltage-dependent feedback when using parallel resonance circuits. '., ...

Bei einer Schaltüngsanoirdnung mit einem Transistor mit einer Stromverstärkung zwischen Emitter und Kollektor von weniger als 1 kann, man sinusförmige oder Wenigstens nahezu sinusförmige Schwingungen erhalten, wenn, gemäß der Erfindung der Kollektor durch einen, aus einer ka.-pazitiven und einer induktiven Impedanz beistehenden und angenähert auf die Schwingungsfrequenz abgestimmten, Reihenresonanzkreis mit dem Emitter verbunden ist und wenn eine stromabhängige Rückkopplungsspannung an einer dieser Impedanzen .. des,, Reihenresonanzkreises abge-With a circuit arrangement with a transistor with a current gain between emitter and collector of less than 1, you can sinusoidal or at least nearly sinusoidal vibrations obtained if, according to the invention the collector by one, consisting of a ka.-pacitive and an inductive impedance and approximately tuned to the oscillation frequency, series resonance circuit with connected to the emitter and if a current dependent Feedback voltage at one of these impedances .. of the "series resonance circuit"

. . nommen und über-ein Phasendrehgli.ed der Basiselektrode des Transistors zugeführt wird.. . and via a phase rotation element of the base electrode of the transistor is supplied.

Es ist zwar bereits ;eine Oszillato-rschaltung mit einem Schichttransistor bekannt, bei dem ein Reihenresonanzkreiis- zwischen Kollektor und BasisIt is already; an oscillator circuit with a layer transistor known in which a series resonance circuit between the collector and base

..._ eingeschaltet istjrfdje Rückkopplung erfolgt dabei mit Hilfe eines kapazitiven, Spannungsteilers auf den Emitter. Da .auch hierbei eine spannungsabhängige Rückkopplung: vorliegt; werden die vorzüglichen, Ergebnisse! nicht "erzielt, die man nach der Erfindung bei Anwendung einer stromab- ' hängigen Rückkopplung erreicht. ...._ is switched onjrfdje feedback takes place with the help of a capacitive, voltage divider on the emitter. Here, too, a voltage-dependent one Feedback: present; the excellent, results! not "achieved, which one after of the invention using downstream 'dependent feedback. .

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielsweise näher erläutert, in der 'The invention is explained in more detail with reference to the drawing, for example, in which '

Fig. ι und 2 Schaltbilder zweier .Ausführungsformen darstellen und Fig. Ι and 2 show circuit diagrams of two .Ausführungsformen and

Fig. 3 ein Phasendiägramm zur Erläuterung der Fig. 2 zeigt. ...FIG. 3 shows a phase diagram to explain FIG. 2. ...

In allen Figuren, sind entsprechende Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.In all figures, there are corresponding elements denoted by the same reference numerals.

Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 enthält einen. Reihenresonanzkreis Lc₁ Cc, der in den Kollektorkreis eines Transistors T eingefügt ist. Ein Widerstand Rc ist parallel zu diesem Kreis gelegt, um einen Gleichstromweg für den Kollektorstrom zu bilden. Eine Sekundärspule Lh ist mit der Spule; Lc des Oszillatorkreises gekoppelt und hat einen solchen Wickelsinn,, daß eine regenerative Rückkopplung erzeugt wird. Auf diese Weise und indem ein Kondensator Cb mit der Spule Lb in Reihei gelegt und auf Resonanz eingestellt wird, kann, man einen Basisstrom mit einem Phasenunterschied von i8o° gegenüber dem Kollektorstrom erzielen, in welchem Fall die Schwingungen im Kollektorkreis sinusförmig oder nahezu sinusförmig sind.The embodiment of FIG. 1 includes one. Series resonant circuit Lc ₁ Cc, which is inserted into the collector circuit of a transistor T. A resistor Rc is placed across this circuit to provide a direct current path for the collector current. A secondary coil Lh is connected to the coil; Lc of the oscillator circuit coupled and has such a winding sense, that a regenerative feedback is generated. In this way and by placing a capacitor Cb in series with the coil Lb and setting it to resonance, a base current with a phase difference of 180 ° compared to the collector current can be achieved, in which case the oscillations in the collector circuit are sinusoidal or almost sinusoidal.

Fig. 2 zeigt eine ähnliche Schaltungsanordnung, go die jedoch noch einfacher ist und keinen Transformator enthält. Die Rückkopplung wird mittels des ■Kondensators Cb erhalten. Es ist deutlich ersichtlich, daß die Reaktanzen Cc, Lc und Cb ein Hochpaßfilter bilden. Dieses Filter darf eine schlechte Anpassung und hohe Verluste aufweisen. Zur Erläuterung der Wirkungsweise wird jedoch vorausgesetzt, daß es gut angepaßt ist und ohne wesentliche Verluste arbeitet.Fig. 2 shows a similar circuit arrangement, but which is even simpler and does not contain a transformer. The feedback is obtained by means of the capacitor Cb . It can be clearly seen that the reactances Cc, Lc and Cb form a high-pass filter. This filter is allowed to have poor matching and high losses. However, to explain how it works, it is assumed that it is well matched and operates without significant losses.

Das Diagramm nach Fig. 3 zeigt die, Phasen-Verhältnisse und ist auf diese Annahme gegründet. Die erzeugten, Schwingungen, haben eine solche Frequenz f₀, daß die Phasenverschiebung im Filter (Kurve F) Null beträgt. Diese Frequenz ist etwas höher als die Grenzfrequenz ^₁ des Filters und liegt also' in dem Frequenzdurchlaßbereich. Die Frequenzstabilität der Schaltung ist gut, wenn die Neigung der Phasenkennlinie des Filters (Kurve Ff) bei dem' Arbeitspunkt groß ist. Die Frequenzstabilität ist um so¹ besser, je kleiner die Phasenverschiebung des Transistors selbst (KurveF_t) ist, d.h. bei niedrigeren Frequenzen. . The diagram of FIG. 3 shows the phase relationships and is based on this assumption. The generated vibrations have a frequency f ₀ such that the phase shift in the filter (curve F) is zero. This frequency is slightly higher than the cut-off frequency ^ _{1 of} the filter and is therefore in the frequency pass band. The frequency stability of the circuit is good when the slope of the phase characteristic of the filter (curve Ff) at the operating point is large. The frequency stability is better so as to ^1, the smaller the phase shift of the transistor itself (curve F _t), that is at lower frequencies. .

Bei den Schaitungsanordnungen nach den Fig. 1 und 2 kann man die Frequenz der Schwingungen innerhalb eines kleinen Bereiches- mittels des Kondensators Cc ändern, ohne daß der Kondensator Cb nachgeregelt wird. Wenn beide Kondensatoren, Cc und Cb geregelt werden, kann man bei jeder der dargestellten Schaltungsanordnungen die r. Frequenz der Schwingungen innerhalb- eines großen Bereiches ändern.In the circuit arrangements according to FIGS. 1 and 2, the frequency of the oscillations can be changed within a small range by means of the capacitor Cc without the capacitor Cb being readjusted. If both capacitors, Cc and Cb are regulated, one can use the r. Change the frequency of the vibrations within a large range.

Claims

PATENT CLAIMS:

i. Circuit arrangement for generating sinusoidal ■ or nearly sinusoidal oscillation ■ by means of a transistor with a

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Current gain between emitter and collector of less than i, characterized in that that the collector through one of a capacitive and an inductive impedance existing series resonant circuit that is approximately matched to the oscillation frequency is connected to the emitter and that a current-dependent feedback voltage across one of these impedances of the Series resonance circuit and removed via a phase shift element, the base electrode of the Transistor is fed!

2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that the regenerative Feedback brought about by means of an inductive coupling with the series resonant circuit will.

3. Circuit arrangement according to claim 2, characterized in that in series with the Coupling inductance a capacitor is placed, which with this inductance a second Series resonance circuit forms with the same resonance frequency.

4. Circuit arrangement according to claim 1, characterized in that the regenerative Feedback circuit contains a variable capacitor, by means of which the amplitude and regulating the phase of the feedback voltage generated at the base electrode can be. ·

5. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized in that the capacitive part of the series resonant circuit with the collector electrode is connected and that the regenerative feedback to the base electrode by means of a capacitive coupling with the connection point of the capacitive and inductive parts of the Series resonance circuit is brought about.

Considered publications:
"QST-Amateur-Radio", December 1953, p. 37.

1 sheet of drawings