DEST009332MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 20. Januar 1955 Bekanntgemacht am 29. März 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Der Stromverstärkungsfaktor von Flächentransistoren ist bekanntlich kleiner als i. Sie lassen sich daher im allgemeinen nur mit Hilfe phasendrehender Rückkopplungsglieder zu Schwingungen anregen. Oszillatorschaltungen dieser Art werden z. B. in dem Buch von Shea, »Principles of Transistor Circuits«, insbesondere auf den S. 274 bis 289, beschrieben.

Wenn bei solchen Anordnungen die Ausgangs-Spannung über einen gewissen Wert ansteigt, wird die Kollektor-Basis-Strecke während einer Stromhalbwelle leitend und schließt damit den zwischen den beiden Elektroden befindlichen Schwingkreis kurz, woraus sich erhebliche Klirrfaktoren ergeben Man verwendet daher, wie es auch von Röhrenschwingungserzeugern bekannt ist, zur Begrenzung eine Audionanordnung, die aus einem Widerstand und einem Kondensator besteht. Die natürlicherweise bei einem Audion entstehende Phasendrehung führt bei Änderung der Belastung dazu, daß sich Frequenz und Ausgangsspannung des Oszillators mehr oder weniger stark ändern. Die Phasendrehungen können durch eine Vergrößerung des Audionkondensators vermindert werden, wobei allerdings eine Erhöhung des Klirrfaktors eintritt. Man muß daher bei den bekannten Anordnungen einen Kompromiß zwischen möglichst hoher Stabilität und möglichst geringem Klirrgrad

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schließen, wodurch eine optimale Ausnutzung der Transistoren verhindert wird.

Es wird daher eine Oszillatorschaltung für Transistoren mit einer Begrenzereinrichtung für den Steuerstrom vorgeschlagen, bei der Phasendrehungen bei Änderung der Belastung mit den daraus resultierenden Nachteilen vermieden werden.

Erfindungsgemäß wird der Steuerstrom über einen Vorwiderstand einer Gleichstromquelle entnommen und mit Hilfe eines Gleichrichters, der Gleichrichterstrecke Emitter-Basis und der rückgeführten Spannung in zwei getastete Gleichströme aufgespalten, von denen der über die Strecke Basis-Emitter fließende Strom für die Aussteuerung des Transistors zur Wirkung kommt.

Die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung wird nachstehend an Hand der Figuren näher erläutert. . Fig. ι zeigt die Grundschaltung; Fig. 2 und 3 dienen der Erläuterung der Funktion; Fig. 4 stellt eine Ausführungsform mit passivem Zweipol im Emitter-Basis-Kreis dar;

Fig. 5 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel. In Fig. ι ist T ein Flächentransistor in Emitter-Basis-Schaltung. Der Schwingkreis LC₂ liegt im Kollektorkreis. ,R₂ ist der Belastungswiderstand, der natürlich auch über eine besondere Wicklung des Übertragers Tr angekoppelt sein kann. Der Stromfluß im Kollektorkreis wird durch die Strecke Emitter-Basis gesteuert. Erfindungsgemäß wird der Steuerstrom über einen Vorwiderstand R₁ in zwei getastete Gleichströme aufgeteilt, von denen der eine durch den Gleichrichter GZ₁, der andere über die Gleichrichterstrecke Emitter-Basis des Transistors fließt. Die Umschaltung zwischen den beiden Gleichrichterstrecken geschieht mit Hilfe einer kleinen Wechselspannung (z.B. üU=iV), die zwischen die als Gleichrichter dienende Strecke Emitter-Basis und R₁ geschaltet ist (s. Fig. 2). Es ist ebenso möglich, die steuernde Wechselspannung .zwischen Gl₁ und R₁ zu legen oder den Gleichstrom über R₁ an eine Anzapfung der Wicklung WR zu führen. Der Transistor wird also mit Hilfe eines Rechteckwellenstromes ausgesteuert, der so begrenzt ist, daß die Kollektor-Emitter-Spannung nicht bis auf Null ausgesteuert wird. Der Ausgangskreis ist daher in jeder Phase hochohmig, so daß mit Hilfe der Schwingkreisselektion ein geringer Klirrfaktor erzielt werden kann.

In den Fig. 2 und 3 ist schematisch dargestellt, wie die Steuerung des Transistors erfolgt. GZ₂ stellt den Eingahgswiderstand des Transistors dar. Der Transistor ist geöffnet, und der Öffnungsstrom fließt als i₃ über die Basis, wenn die Spannung am Punkt ι höher positiv ist als am Punkt 2. Ist der Punkt 2 höher positiv als 1, so fließt der Strom als Strom I₂ über den Gleichrichter Gl₁. Die Basis hat daher ein höheres positives Potential als der Emitter, so daß der Tansistor sperrt. Die Aussteuerung des Transistors wird durch den Widerstand R₁ zweckmäßig so eingestellt, daß die am Lastwiderstand R₂ abfallende Wechselspannung H₂ (Spitzenwert) etwa gleich der Gleichspannungsquelle Uß ist.

Bei normaler Aussteuerung ist der Wechselstromwiderstand der Strecke Emitter-Kollektor zwar im Sperrzustand sehr hoch, im geöffneten Zustand jedoch nur wenig größer als R₂. Sein Wert hängt dann von R₁ und den Transistorgrößen ab. Um den Wechselstromwiderstand in der geöffneten Phase " so groß zu machen, daß er etwa in die Größen-Ordnung des Widerstandes in der gesperrten Phase fällt, wird zweckmäßig die Block-Basis-Schaltung angewandt. Das geschieht nach der weiteren Erfindung dadurch, daß parallel zur Strecke Basis-Emitter ein Zweipol geschaltet wird, der z. B. aus der Reihenschaltung eines Widerstandes und eines Gleichrichters besteht. Es kann auch ein ohmscher Widerstand oder ein Blindwiderstand oder eine Kombination dieser Zweipole verwendet werden. Zur Unterstützung der Wirkung kann ein Widerstand in den Emitterzweig geschaltet werden.

In Fig. 4 ist ein Ausführungsbeispiel mit einem Zweipol parallel zum Emitter-Basis-Zweig dargestellt. Als Zweipol wird in diesem Falle ein Gleichrichter Gl₃ in Reihe mit einem Widerstand RB verwendet und in den Emitterkreis ein zusätzlicher Widerstand RE gelegt. Der übrige Teil der Schaltung stimmt mit der Anordnung nach der bereits besprochenen Fig. 1 überein.

Der quadratische Klirrfaktor kann durch Einfügen eines Widerstandes in den Emitter oder Gleichrichterzweig verändert bzw. kompensiert werden.

Daß die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung auch in anderer Weise aufgebaut sein kann, zeigt das Ausführungsbeispiel nach Fig. 5. Der Widerstand R₁, der Gleichrichter Gl₁ und die Rückkopplungswicklung WR bewirken in gleicher Weise wie in Bild 1 die Umsteuerung des Gleichstromes. Im Kollektorkreis liegt der Schwingkreis LC₂, mit dem in Reihe eine zweite Spannungsquelle UC liegt. In ihrer Funktion ist diese Schaltungsanordnung mit der nach Fig. 1 ähnlich. Sie hat jedoch den Vorteil, daß der Kollektorstrom nur in sehr geringem Maße vom Verstärkungsfaktor des Transistors abhängt. Dadurch ergibt sich nur eine geringe, vernachlässigbare Arbeitspunktverschiebung beim Austausch von Transistoren, deren Fertigung noch weiten Streuungen unterliegt.

Im Zusammenhang mit der frequenzunabhängigen Begrenzung steht auch, daß dieHöchfrequenzspannung U₂ am Ausgang nahezu proportional mit dem Basisstrom i₃ ansteigt, wie in Fig. 6 schematisch dargestellt ist. Diese Tatsache kann in sehr einfacher Weise zur Modulation der Hochfrequenzspannung ausgenutzt werden. In Fig. 7 ist schematisch unter Verwendung der Anordnung nach Fig. 1 gezeigt, wie beispielsweise der Modulationsstrom zugeführt wird. Aus der Spannungsquelle NF wird über den Widerstand/?₃ und den Trennkondensator C₃ ein Modulationsstrom in den Kreis mit dem Steuerstrom I₁ eingefügt. Dadurch ändert sich die Größe der Ausgangswechselspannung im Takte der Modulationsfrequenz. Mit dieser Anordnung ist es möglich, eine Modulation bis zu 100 % zu erzielen. Der Widerstand R₃ kann auch komplex, z. B.

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als Sperrkreis für die Hochfrequenz, ausgebildet werden, um den niederfrequenten Leistungsbedarf gering zu halten. Damit keine unzulässige Entnahme von Hochfrequenzenergie über die Wicklung WR erfolgt, muß der Widerstand R_s entsprechend groß gemacht werden.

Fig. 7 zeigt noch eine weitere Ausführungsform des Übertragers Tr, bei der der Schwingkreis LC₂ und der Ausgangskreis mit dem Belastungswiderstand R₂ mit getrennten Wicklungen ausgeführt sind.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Oszillatorschaltung für Transistoren mit einer Begrenzereinrichtung für den Steuerstrom, dadurch gekennzeichnet, daß der Steuerstrom über einen Vorwiderstand einer Vorspannungsquelle ' entnommen und mit Hilfe eines Gleichrichters, ferner der als Gleichrichterstrecke wirkenden Emitter-Basis-Strecke und einer aus dem Ausgangskreis in den Steuerkreis rückgeführten Spannung in zwei getastete Gleichströme aufgespalten wird, von denen der über die Strecke Basis-Emitter fließende Strom für die Aussteuerung des Transistors zur Wirkung kommt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erhöhung des Widerstandes der Strecke Kollektor-Emitter im stromdurchflossenen Zustand der Widerstand des Basiszweiges verringert und der des Emitterzweiges erhöht wird, indem parallel zur Strecke Basis-Emitter ein passives Zweipolnetzwerk und in den Emitterzweig ein zweites passives Zweipolnetzwerk gelegt wird.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zweipolnetzwerk parallel zur Strecke Basis-Emitter aus der Reihenschaltung eines Gleichrichters und eines ohmschen, Widerstandes besteht.

4. .Anordnung nach Anspruch 1 bzw. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Belastungswiderstand parallel zum Schwingkreis liegt.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bzw. 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß' Belastungskreis, Schwingkreis, Rückkopplungskreis und Kollektorkreis teilweise oder ganz über getrennte Wicklungen eines gemeinsamen Übertragers¹ miteinander gekoppelt sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bzw. Anspruch ι und einen oder mehreren der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Steuergleichstrom (I₁) ein Wechselstrom (im) überlagert wird, der die Ausgangsspannung des Oszillators moduliert.

7· Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Modulationsstrom über eine Impedanz (i?₃),die zumindest für die Hochfrequenz einen hohen Widerstand bildet, in den Steuerkreis geführt wird. · ■

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen