NL8304085A - Oscillatorschakeling. - Google Patents

Description

*ΐ V " ' .*'* - * * . Η 4 ΡΗΚΓ 10.852 1 N.V. Philips1 Gloeilampenfabrieken te Eindhoven Oscillatorschakeling.

De uitvinding betreft een oscillator schakeling bevattende eerste en tveede trans storen waarvan de emitters onderling gekoppeld zijn en gemeenschappelijk verbonden zijn met een regelbare stroombron, welke eerste transistor 5 in een gemeenschappelijke basis configuratie is gesnhakeld, alsmede bevattende een aan de collector van de eerste transistor gekoppelde parallel resonantiekring, welke collector voor een regeneratieve terugkoppeling van de kringspanning gekoppeld is aan de basis van de tweede 10 transistor.

Een dergelijke oscillatorschakeling is bekend uit de openbaargemaakte Nederlandse octrooiaanvrage nr.

147 294.

Bij een meervoudige vervaardiging van de bekende 15 oscillatorschakeling kunnen de exemplaren onderling een spreiding vertonen in de amplitude van het oscillator-uitgangssignaal, b.v, als gevolg van waarde - onnauwkeurigheden van de kringelementen. Bovendien kan een variatie van de oscillator-amplitude optreden als gevolg van 25 o.m. temperatuurvariatie of veroudering.

De invloed van dergelijke faktoren op de oscilla-t or amplitude kan worden verminderd door het oscillator-signaal in amplitude te detekteren en het aldus verkregen gelijkspanningssignaal negatief terug te koppelen naar de 25 regelbare stroombron. Een dergelijke automatische ver-sterkingsregeling (AGC) voor het MF-signaal in AM-ont-vangers is bekend uit b.v. het Amerikaanse octrooi schrift nr. 3*284.713 en is vanwege de voor de amplitude-detektie benodigde, betrekkelijk grote capaciteit minder geschikt voor integratie. Bovendien introduceert de amplitude detektie een zekere regeltraagheid, welke bij toepassing in een oscillatorschakeling tot ongewenste inschakel-verschijnselen aanleiding kan geven.

8304035 PHN 10.852 -2- . · '

De uitvinding beoogt een oscillatorschakeling aan te geven, voorzien van een eenvoudig integreerbare stabilisaties chakeling, welke de oscillatoramplitude onvertraagd en in hoge mate onafhankelijk van waarde-oxmauwkeurigheden 5 in de kringelementen op een eenmaal gekozen waarde stabiliseert,

Ben oscillatorschakeling van de in de aanhef vermelde soort volgens de uitvinding vertoont daartoe het kenmerk, dat de genoemde collector tevens gekoppeld is 10 aan een regelingang van de regelbare stroombron voor een momentane variatie van de stroom van de regelbare stroombron in afhankelijkheid van de kring spanning.

De uitvinding berust op het inzicht, dat een stabilisatie van de oscillatoramplitude zonder amplitude 15 detektie mogelijk is, door een momentane negatieve terugkoppeling van de kringspanning.

Een dergelijke momentane, negatieve terugkoppeling wordt door toepassing van de maatregel volgens de uitvinding gerealiseerd. Daarbij valt een toe-respektievelijk af-20 name van de door de regelbare stroombron geleverde emitter-stroom momentaan samen met een af-respektievelijk toename in de geleiding van de eerste transistor. Neemt de oscillatoraraplitude ofwel de kringspanningsvariatie toe, b.v. ais gevolg van de bovengenoemde omgevingsfactoren, dan neemt 25 ook de emitterstroomvariatie toe, welke bij een geschikt gekozen transistorinstelling resulteert in een momentane afname van de aan de resonantiekring toegevoerde collec-torstroom van de eerste transistor. Het omgekeerde geldt wanneer de oscillatoramplitude afneemt, 30 Hoewel de collectorstroom van de tweede transis tor in dezelfde fase varieert als het oscillator signaal heeft dit geen effekt op de krings panning, omdat de tweede transistor slechts als emi11ervolger fungeert en diens collectorstroom naar massa afvloeit zonder daarbij 35 de resonantiekring te passeren.

Een voorkeursuitvoering van een oscillatorschakeling volgens de uitvinding, vertoont het kenmerk, dat de regelbare stroombron een derde transistor bevat, waarvan 8304085 PHN 10 .852 -3- de collector verbonden is met de gekoppelde emitters van de beide eerste en tweede transistoren en dat de collector van de eerste transistor via een. emittervolger is gekoppeld aan een eerste spanningsdeler, waarvan een eerste uitgang 5 aan de basis van de tweede transistor en waarvan een tweede uitgang aan de basis van de derde transistor ligt.

Bij toepassing van deze maatregel is op eenvoudige wijze een geschikte onderlinge instelling mogelijk van enerzijds een positieve terugkoppeling, welke voldoende 10 groot is om een oscillatie in stand te houden en anderzijds een negatieve terugkoppeling welke voldoende groot is voor een acceptabele stabilisatie van de oscillator-amplitude ·

Een verdere voorkeursuitvoering van een dergelijke 15 oscillator schakeling, vertoont het kenmerk, dat de stroombron voorzien is van een vierde transistor, waarvan de basis op een vaste basis instel spanning ligt en waarvan de emitter gekoppeld is met de emitter van de derde transistor, welke beide emitters gemeenschappelijk verbonden zijn 20 met een constante stroombron, waarvan de stroom bij de instelspanning van de derde en de vierde transistor in voldoende mate door de derde transistor loopt voor een versterking van de kringspanning dn de eerste transistor, waarbij een regeneratie van de kringspanning optreedt.

25 Bij toepassing van deze maatregel varieert de emitterstroom van de eerste en de tweede transistor betrekkelijk sterk, en althans sterker dan lineair met de aan de basis van de derde transistor teruggekoppelde kringspanning, waardoor de invloed van de kringkwaliteit 30 op de amplitude van de kringspanning nog verder afneemt.

Een eenvoudige basisspanningsinstelling van de eerste en de vierde transistor wordt verkregen in een nog verdere voorkeursuitvoering, waarin een tweede spanningsdeler tussen een voedingsspanning en massa 35 is geschakeld, waarvan een eerste uitgang aan de basis van de eerste transistor en een tweede uitgang aan de basis van de vierde transistor is gekoppeld.

8304085 PHN 10.852 -4- * » * » ^ V » « *

De uitvinding zal nader worden uiteengezet aan de hand van de in de tekening weergegeven figuren, welke als voorbeeld dienen·

Daarin toont s 5 Fig· 1 een oscillatorschakeling volgens de uit vinding;.

Fig. 2A-2D het spannings- respektieveli jk tijdsafhankelijke verloop van de stroom van de in de oscillator— schakeling van figuur 1 toegepaste regelbare stroombron 1® en die van de aan de kring toegevoerde stroom;

Fig, 3A-3C het spannings- respektievelijk tijdsafhankelijke verlèop van de stroom.van een andere uitvoeringsvorm van de regelbare stroombron en die van de aan de kring toegevoerde stroom· 15 Fig. 1 toont een oscillatorschakeling volgens de uitvinding bevattende eerste en tweede emittergekóppelde transistoren respektieveli jk T2 met een in een gemeenschappelijke emitterweg opgenoman. regelbare stroombron Ί*3» R. De stroombron T^, T^, R bevat derde en vierde 20 emittergekóppelde transistoren respektieveli jk met een in eèn gemeenschappelijke emitterweg opgenomen hoog— ohmige weerstand R, welke als een constante stroombron fungeert. De collector van de tèrde trarsLstor is met de gekoppelde emitters van de eerste en tweede transistoren 25 en T2 verbonden. De basis van deze derde transistor T^ vormt een regeiingang van de regelbare stroombron T^, T^,R, De basisinstelspanningen van da genoemde transistoren worden gelijkstroommatig verkregen vanuit een voedingsspanning ·£ via emittervolger's en Tg en eerste 30 en tweede spanningsdelers D^ , D2, R-j-R^ en D^, D^, . Rjj-Rg.

De collectors van de beide emittervolgers en Tg liggen daarbij aan een voedingsspanning De eerste spannings-deler D^, D2, R^-R^ bevat tussen deemitteruitgang van de emittervolger T^ en massa een serie schakeling van achter-33 eenvolgens een diode D^, een drietal weerstanden R^-R^ en een diode D2 met een eerste uitgang 01 aan het knooppunt tussen de weerstanden R^ en R2, welke met de basis van de tweede transistor T2 is verbonden en een tweede uitgang 02 8304085 *> · ' *-PHN 10.852 -5- aan liet knooppunt tussen de veerstanden Rg en R^, welke met de basis van de derdo transistor is verbonden·

De tweede sparmingsdeler D^, D^, R^-Rg bevat tussen de emitteruitgang van de emittervolger Tg en massa een 5 serie schakeling van achtereenvolgens een diode D^, een weerstand R^, een diode D^ en een tweetal weerstanden R^ en Rg met een eerste uitgang 0^ aan het knooppunt tussen de weerstand R^ en de diode D^, welke verbonden is met de basis van de eerste transistor en een tweede uitgang 10 0^ aan het knooppunt tussen de weerstanden R^ en Rg, welke verbonden is met de basis v^n de vierde transistor T^·

De weerstanden R^ en R^j Rg ©n R^; R^ en Rg zijn onderling gelijk» evenals de dioden D^ » zodat de basis· instelspanningen van de eerste en tweede transistoren 15 en T2 onderling gelijk zijn, terwijl de basisinstelspanning van de derde transistor T^ één diode-spanningsstoep hoger ligt dan die van de vierde transistor T^. In de rustinstelling geleidt de derde transistor T^ daardoor en blokkeert de vierde transistor T^, terwijl de eerste en tweede 20 transistoren T^ en Tg onderling in balans zijn. De collectors van de tweede en de vierde transistoren Tg en T^ zijn met de voedingsspanning verbonden en via deze hoog-frequentmatig geaard, zodat deze transistoren in een gemeenschappelijke collectorconfiguratie zijn geschakeld· De 25 basis van de emittervolger Tg is verbonden met de voedingsspanning 4* Vg en via deze hoogfrequentmatig geaard, zodat "de eerste transistor T^ in een gemeenschappelijke basisconfiguratie is geschakeld.

- De collector van de eerste transistor T^ is via 30 een parallel LC-resonantiekring verbonden met de voedingsspanning \ VB en vormt een uitgang varL .<*© oscillator- schakeling· Deze collector is verbonden met de basis van de emittervolger T^, waardoor via deze emittervolger T^ en de eerste spanningsdeler D^f Dg. R-j-R^ een positieve terug-35 koppeling van de kringspanning naar de basis van de tweede transistor Tg plaatsvindt, De tweede transistor Tg vormt tesamen met de eerste transistor. T^ een schakelende verschil— versterker T^, Tg, waarvan de uitgangsspanning aan de col- 8304085 PHN 10.852 -6- . · w * lector van in fase is met de ingangsspanning aan de basis van T^· Deze uitgangsspanning is maximaal bij de resonantie frequentie van de LC-resonantiekring, zodat op opzichzelf bekende wijze vanuit een rust- of initiële tq,e-5 stand bij een voldoend grote versterking van de verschil-versterker , T^, dat wil zeggen bij een voldoende grote collectorstroom van T^, voor de laatstgenoemde frequentie een rondgaande versterking van één wordt bereikt en een spontane oscillatie tot stand komt.

10 De amplitude van de kringspanning, ofwel de oscillatoramplitude, hangt af van de kwaliteitsfaktor van de LC-resonantiekring en de grootte van de aan deze kring toegevoerde collectorstroom van . Een momentane stabilisatie van de kringspanning wordt bereikt door de 15 genoemde collectorstroom in tegenfase te moduleren met de kringspanning, dat wil zeggen door de collectorstroom bij een toenemende kringspanning momentaan te reduceren en omgekeerd. Door de kringspanningsafhankeli jke collector-stroomvariatie te vergroten kan de stabilisatie vergroot 20 worden.

In de weergegeven uitvoering wordt een dergelijke modulatie van de collectorstroom van T1 verkregen, doordat het aan de basis van toegevoerde deel van de kringspanning in fase is met het aan de basis van toege-25 voerde deel van de kringspanning. Doordat bovendien de transistoren van en beurtelings en in onderlinge tegenfase schakelen van geleiden naar blokkeren en omgekeerd, komt de collectorstroom van de eerste transistor T.j in geleiding overeen met die van de derde transistor 30 De derde transistor vormt samen met de vierde transistor een, onder omstandigheden stro ombegrenzende verschilversterker T^, T^, waarvan de ui tgangs stro om sterk niet - lineair varieert met de ingangsspanning. De basis-instelspgnning van is één diodespanningsstoep hoger dan 35 die van T^, waardoor enerzijds zoals reeds opgemerkt vanuit de rust- of initiële toestand een spontane oscillatie mogelijk is en anderzijds het gebied, waarin de collectorstroom van maximaal varieert met de basisspanning en 8304085 4 PHN 10.852 -7- - -* afwijkingen in de krings pannings amplitude maximaal worden tegengekoppeld, voor de gekozen toepassing van de oscillator schakeling gunstig is ingesteld·

De collectorstroom van de derde transistor 5 varieert daarbij in afhankelijkheid van de basisingangs-spanning zoals weergegeven in fig. 2A met kromme 1 · Uitgaande van een zekere normwaarde Q voor de kwaliteitsfaktor van de LC-resonantiekring werd in een praktische uitvoering een sinus vormige kringspanning met een zekere, gewenste, 10 amplitude verkregen, waarvan het verloop in fig· 2B met kromme 2 is weergegeven. Het verloop van de collectorstroom van de derde transistor en respektievelijk die van de eerste transistor T1 is met krommen Q in figuur 2C res-pektievelijk 2D weergegeven. Een reduktie van de kring-15 spanning, bijvoorbeeld door een variatie van de afstemming van de LC-resonantie-kring, door toepassing van een LC- resonantiekring met een lagere kwaliteitsfaktor Q_ of als gevolg van omgevingsfaktoren, resulteert in een verloop van de collectorstroom van respektieveli jk zoals 20 met krommen Q_ in fig, 2B respektievelijk 2C is weergegeven,

De gemiddelde collectorstroom van neemt daardoor momentaan toe, zodat ook de kringspanning momentaan toeneemt tot de gewenste normwaarde. Een toename van de kringspanning heeft het omgekeerde tot gevolg; de collectorstroom van T^ 25 respektievelijk verloopt dan zoals met krommen Q+ in fig, 2B respektievelijk 2C is weergegeven. Daarbij neemt de gemiddelde collectorstroom van naar de kring momentaan af, zodat ook de kringspanning momentaan afneemt tot de gewenste normwaarde. In de genoemde praktisohe uitvoering 30 bedragen de weerstanden: -

R1 en R^ : 200 XL R2 en Rj- : 700XL R^, Rg en R : 1IC

De LC-resonantiekring was afstembaar tussen 10 35 en 17MHz en had een kwaliteitsfaktor variërend tussen 30 en 50. Ook grotere variaties van de kwaliteitsfaktor, bv. tussen 10 en 130 hadden als gevolg van de stabiliserende werking van de oscillator schakeling volgens de uitvinding, 8304085 PHN 10.852 -8- * ê . , een nauwelijks merkbare invloed op de oscillatoramplitude· Het spreekt vanzelf, dat de uitvinding niet beperkt is tot de getoonde uitvoering. Zo is het zeer wel mogelijk de vierde transistor achterwege te laten en enkel de 5 derde transistor met de weerstand R als regelbare stroombron voor de vers chilver sterkt er , Tg te gebruiken.

De collectorstroom van de derde transistor varieert dan lineair met de basisspanning zoals in figuur 3A met kromme 3 is weergegeven. Uitgaande van een kringspanning met een 10 verloop zoals in figuur 2B met kromme 2 is weergegeven, verloopt de collectorstroom van resp. T1 zoals weergegeven in figuur 3B resp. 3C voor de gewenste normwaarde van de krings pannings amplitude volgens de kromme Q, voor een zekere toename van de kringspanningsamplitude volgens 15 de kromme Q+ en voor een zekere afname volgens de kromme Q_ .

Opgemerkt zij, dat het voor een vakman niet moeilijk zal zijn de uitvindingsgedachte toe te passen met- andersoortige schakelingen, welke in essentie op 20 dezelfde wijze funktioneren als de getoonde en door bijvoorbeeld een niet-schakelende vers chilver sterker in plaats van de schakelende vers chilver sterker T1, T2 te gebruiken.

25 30 1 8304085

Claims (5)

1. Oscillatorschakeling bevattende eerste en tweede transistoren waarvan de emitters onderling gekoppeld zijn en gemeenschappelijk verbonden zijn met een regelbare stroombron, welke eerste transistor in een gemeenschap-5 pelijke basisconfiguratie is geschakeld, alsmede bevattende een aan de collector van de eerste transistor gekoppelde parallel resonantiekring, welke collector voor een regeneratieve terugkoppeling van de krings panning gekoppeld is aan de basis van de tweede transistor, 10 met het kenmerk, dat de genoemde collector tevens gekoppeld is aan een regelingang van de regelbare stroombron voor een momentane variatie van de stroom van de regelbare stroombron in afhankelijkheid van de kringspanning,

2· Oscillatorschakeling volgens conclusie 1, met 15 het kenmerk, dat de regelbare stroombron een derde transistor bevat, waarvan de collector verbonden is met de gekoppelde emütèers van de beide eerste en tweede transistoren en dat de collector van de eerste transistor via een emittervolger is gekoppeld aan een eerste 20 spanningsdeler, waarvan een eerste uitgang aan de basis van de tweede transistor en waarvan een tweede uitgang aan de basis van de derde transistor ligt·

3, Oscillatorschakeling volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat de stroombron voorzien is van een vierde 25 transistor, waarvan de basis op een vaste basis instel-spanning ligt en waarvan de emitter gekoppeld is met de emitter van de derde transistor, welke beide emitters gemeenschappelijk verbonden zijn met een constante stroombron, waarvan de stroom bij de instel spanning van de derde 30 en de vierde transistor in voldoende mate door de derde transistor loopt voor een versterking van de kring spanning in de eerste transistor, waarbij een regeneratie van de kringspanning optreedt,

4, Oscillatorschakeling volgens conclusie 3, met het 35 kenmerk, dat een tweede spanningsdeler tussen een voedingsspanning en massa is geschakeld, waarvan een eerste uitgang a«n de basis van de eerste transistor en een tweede uitgang aan de basis van de vierde transistor is 8304085 PHN 10.852 -10- / gekoppeld.

5 15 20 25 30 35 8304085