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Transistorzeitbasis für Niederfrequenz-Oszillographen
Gegenstand der Erfindung ist ein Transistor-Kippschwingungsgenerator für Niederfrequenz-Oszillo- graphen, dessen Frequenz kontinuierlich mittels einer minimalen Zahl von Elementen regelbar ist.
Zwecks Darstellung des Verlaufes von Vorgängen auf Bildschirmen wurde schon eine Reihe von Elek- tronenröhren-Kippschwingungsgeneratoren entwickelt. Bei Anwendung von Transistoren bietet sich die
Möglichkeit, derartige Schaltungen nachzuahmen. Es ist z. B. eine Schaltung zur Erzeugung eines säge- zahnförmigen Spannungsverlaufes mittels eines Transistors bekannt, u. zw. mit Rückkopplung gemäss dem
Schaltbild in Fig. 1 der Zeichnung. Der Kreis zur Erzeugung des sägezahnförmigen Spannungsverlaufes be- steht hier aus einem Ladekondensator 1 und einem Arbeitswiderstand 2. Über den Arbeitswiderstand 2 des
Transistors 3 wird der Rückkopplungskondensator 4 gespeist. Im Augenblick, in dem die Aufladung des
Kondensators 4 beginnt, ist die Spannung Uc an der Diode 5 höher, als die Spannung UB der Batterie H.
Die Diode 5 ist in diesem Augenblick undurchlässig, was zur Folge hat, dass der Ladestrom für den Kon- densator 1 lediglich aus dem Rückkopplungskondensator 4 entnommen wird. Um eine gute Linearität des sägezahnförmigen Spannungsverlaufes zu erzielen, der an den Klemmen 7 abgenommen wird, muss der
Spannungsabfall am Kondensator 4 klein sein, so dass dieser Kondensator viel grösser sein muss als der
Ladekondensator 1. Bei höherer konstanter Schwingungszahl ist die Linearität des bekannten Kippschwin- gungsgenerators ausreichend undsie kann noch mit Hilfe eines Kompensationskreises gemäss Fig. 2 verbessert werden, welcher Kreis durch ein Kondensatorpaar 8,9 und einen Widerstand 10 gebildet wird. Auf diese Weise ist es möglich, sogar eine Überkompensation gemäss dem Diagramm in Fig. 3 zu erzielen.
Dann besitzt der Teil des sägezahnförmigen Spannungsverlaufes, bei dem unter normalen Bedingungen die Gerade in einen exponentialen Abfall gemäss der vollen Linie übergeht, im Gegenteil einen exponentialen
Anstieg gemäss der strichlierten Linie, so dass es möglich ist, eine Kompensation zu erzielen, bei der der Verlauf linear wird. Schwierigkeiten treten bei niedrigen Frequenzen auf (in der Grössenordnung von 10 Hz), da der erforderliche Rückkopplungskondensator 4 schon zu gross ausfällt. Bei kontinuierlicher Änderung der Schwil1gungzahl muss die Zeitkonstante des durch die Elemente l, 2 in Fig. 1 bzw. durch die Elemente 2,8, 9, lu m Fig. 2 gebildeten Arbeitskreises geändert werden.
Dadurch ändert sich einerseits die Amplitude der sägezahnförmigen Schwingung und anderseits kommt es bei einer Anordnung gemäss Fig. 2 auch zu einer Verstimmung des Kompensationskreises.
Ziel der Erfindung ist es, diese Nachteile zu beheben. Dies wird bei einer Transistorzeitbasis für Niederfrequenz-Oszillographen, bestehend aus einem Schalttransistor und einem Arbeitstransistor, bei welcher ein konstanter Ladestrom des Integrationskreises einem Kondel, gator entnommen wird, welcher zwischen den Emitter des Arbeitstransistors und den eine Diode enthaltenden Kollektorkreis-les Schalttransistors geschaltet ist, erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine weitere Rückkopplung mittels eines Kondensators zwischen der Basis des Schalttransistors und dem Kollektor des Arbeitstransistorc angeordnet ist, in dessen Emitterkreis in Parallelschaltung ein Regelwiderstand und ein stufenweise veränderbarer Kondensator liegen.
Durch die erfindungsgemässe Schaltung ist eine gute Linearität des Kippschwinsungssenerators auch bei niedriger Schwingungszahl gesichert, die auch bei einer kontinuierlichen Änderung der Schwingungszahl in einem Verhaltnis 1 : 5 bei fast konstanter Amplitude der sägezahnförmigen Schwingung beibehalten bleibt.
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Das Schaltbild nach Fig. 4 zeigt ein Beispiel einer Ausführung des Erfindungsgegenstandes, wo die aus . den früher dargestellten Schaltbildern übernommenen Elemente mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet sind.
Grundsätzlich handelt es sich wieder um einen Kreis mit Rückkopplung. Die positive Rückkopplung ist hier jedoch doppelt ausgeführt, u. zw. einerseits durch den Rückkopplungskondensator 4 mit grosser Ka- pazität, anderseits durch den Kondensator 11. Der durch den Regelwiderstand 22 in Reihe mit dem kon- stanten Widerstand 21 und dem stufenweise umschaltbaren Kondensator 23 gebildete Ladekreis ist an den
Emitter des Arbeitstransistors 3 geschaltet. Der Regelwiderstand 22 bestimmt die Änderung der Schwin- gungszahl. der ! nreihe geschaltetewiderstand 21 sichert die Stabilität des Kreises, falls der Widerstand 22 kurzgeschlossen ist. Durch die jeweilige Kapazität des Kondensators 23 wird der Schwingungsbereich grob gewählt.
Aus dem Arbeitswiderstand 22-21 des Transistors 3 wird der Rückkopplungskondensator 4 gespeist, dessen Kapazität genügend gross sein muss, damit seine Spannung beim Laden des Kondensators 23 nur sehr wenig schwankt. Die Diode 5 ist derart gepolt, dass während des Ladens des Kondensators 23 die Spannung im Punkt Uc grösser ist als die Spannung UB der Batterie 6, so dass die Diode 5 gesperrt ist und das Laden des Kondensators 23 aus dem Kondensator 4 über den Transistor 3 erfolgt. Gleichzeitig mit dem Spannungsanstieg am Kondensator 23 kommt es zu einer linearen Änderung des Potentials entgegengesetzter Polarität am Kollektorwiderstand 12 des Transistors 3. Das Signal vom Kollektorwiderstand 12 wird über den Rückkopplungskondensator 11 der Basis des Schalttransistors 13 zugeführt.
Der Schalttransistor 13 hat einerseits die Aufgabe eines Schaltelementes, welches in dem Augenblick schaltet, in dem die Ladung am Kondensator 4 auf einen Wert sinkt, bei dem die Spannung Uc am Kondensator 4 kleiner als die Spannung UB der Batterie 6 ist, anderseits die Aufgabe eines Verstärkers, welcher während der Ladung des Kreises 21, 22,23 arbeitet, u, zw. so, dass die an die Basis des Transistors 13 geführte Spannung nach Verstärkung den Spannungsabfall am Rückkopplungskondensator 4 kompensiert und so auch die Ladelinearität des Ladekreises verlängert. Das Synchronisationssignal wird über den Kondensator 14 der Basis des Schalttransistors 14 zugeführt.
Die Stabilisierung des Arbeitspunktes des Arbeitstransistors 3 und damit auch die Stabilisierung der Schwingungszahl bei Temperaturänderungen wird durch einen Widerstandsteiler 15, 16 durchgeführt.
Die Schaltungen sind für Transistoren der Type PNP gezeichnet, es ist selbstverständlich möglich, sie auch für Transistoren der Type NPN bei entgegengesetzter Polarität der Batterie 6 und Diode 5 zu verwenden.