DE1491993C3 - Oszillator mit Breitbandverstärker und einem frequenzbestimmenden piezoelektrischen Schwinger - Google Patents

Description

Eine ähnliche Oszillatorschaltung mit einem nach

30 den gleichen Gesichtspunkten dimensionierten Verstärker ist durch die Firmendruckschrift der Siemens

Die Erfindung bezieht sich auf einen Oszillator mit AG St. Bs. I 1471/15, Sept. 1964, Abschnitt Al, beeinem Breitbandverstärker und einem frequenzbestim- kannt. Bei dieser bekannten Anordnung ist die Einmenden, in Serienresonanz betriebenen, piezoelek- gangsstufe des an die eigentliche Oszillatorschaltung irischen Schwinger, der im Rückkopplungszweig 35 angeschlossenen Leistungsverstärkers in Emitterfolgerzwischen dem Verstärkerausgang und dem Verstärker- schaltung mit einem hochohmigen Eingang ausgebileingang eingefügt ist, wobei die Schwingungsfrequenz det, um Rückwirkungen auf die Oszillatorschaltung durch Auswechseln des Schwingers ohne Betätigung zu vermeiden.

von Einstellgliedern für die Einstellung der Verstär- Durch die schweizerische Patentschrift 3 91 015 ist

kung oder der Amplitude der rückgekoppelten Span- 40 ein weiterer Oszillator mit einem im Rückkopplungsnung in einem Frequenzbereich veränderbar ist. zweig liegenden frequenzbestimmenden Steuerquarz

Oszillatoren mit Frequenzstabilisierung durch piezo- bekannt, bei dem der Eingangswiderstand des zweielektrische Schwinger, (Quarze, Bariumtitanatschwin- stufigen Verstärkers wenigstens annähernd gleich dem ger) werden in großem Umfang zur Erzeugung von Serienresonanzwiderstand des Steuerquarzes ist. Wenn-' Wechselspannungen hoher Frequenzkonstanz ver- 45 gleich der bekannte Oszillator durch Auswechseln des wendet. Es sind Oszillatorschaltungen bekannt, mit Steuerquarzes und gleichzeitige Anpassung seiner Baudenen durch Verwendung hochwertiger Steuerquarze elemente für sehr verschiedene Schwingungsfrequenzen ganz besonders hohe Werte der Frequenzkonstanz verwendbar ist, können ohne Dimensionierungsändeerreichbar sind. Oszillatoren mit aperiodischen Ver- rungen nur relativ schmale Frequenzbereiche überstärkern lassen innerhalb eines gewissen Frequenzbe- 5° strichen werden. Darauf deutet vor allem auch der reichs eine Frequenzänderung durch Austauschen des Einsatz von Tiefpässen für die' Erzeugung einer sinusfrequenzbestimmenden piezoelektrischen Schwingers förmigen Ausgangsspannung hin. Die Dimensioniezu. Eine derartige Oszillatorschaltung ist in Fig. 1 rungsangaben für ein Ausführungsbeispiel lassen eine dargestellt. Hier ist der im Rückkopplungszweig eines hohe Belastung des Steuerquarzes erkennen, zweistufigen Verstärkers liegende Steuerquarz Qu aus 55 Es gibt viele Anwendungsfälle, bei denen zwar an Gründen der Frequenzkonstanz niederohmig gegen- die Frequenzkonstanz eines Oszillators keine sehr über seinem Resonanzwiderstand abgeschlossen. Der hohen Anforderungen gestellt werden, aber die z. B. Abschluß wird durch den Widerstand RW (5 bis mit sogenannten L-C-Oszillatoren erzielbare Frequenz-10 kO für niederfrequente Quarze) und den in der konstanz nicht ausreicht. Der Erfindung liegt die Aufgleichen Größenordnung liegenden dynamischen Ein- 60 gäbe zugrunde, einen Oszillator der eingangs genanngangswiderstand des aus den Transistoren TW und ten Art so auszubilden, daß er durch Austausch des 712 bestehenden Verstärkers gebildet. Um den emp- frequenzbestimmenden piezoelektrischen Schwingers findlichen Quarz nicht zu überlasten, darf daher an den ohne Betätigung von Einstellgliedern zur Einstellung Eingang des Rückkopplungszweigs nur eine niedrige der Verstärkung oder der Amplitude der über den Spannung angelegt werden. Da aber im allgemeinen 65 Schwinger rückgekoppelten Spannung in einem großen am Verstärkerausgang eine höhere Spannung als diese Frequenzbereich betrieben werden kann, in dem sich erwünscht ist, wird die Rückkopplungsspannung über die obere Grenzfrequenz zur unteren Grenzfrequenz einen Spannungsteiler Ä12 bis R13 abgenommen. Um wenigstens wie 10: 1 verhalten.

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Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der Ein- R21 100,OkQ CIl 50 \l¥

gangswiderstand des Breitbandverstärkersein Mehr- RIl 8,0 k Ω C 22 50 μΈ

faches des höchsten Resonanzwiderstands beträgt, den R23 300,0 Ω

ein für den Einsatz innerhalb des Frequenzbereichs R24 5,0 kΩ

vorgesehener Schwinger aufweist, und daß die Ver- 5 R25 1,2 kΩ

Stärkung des Breitbandverstärkers so bemessen ist, R26 12,0 kΩ

daß für den höchsten in Betracht kommenden Reso- R27 2,5 kΩ
nanzwiderstand die Rückkopplungsbedingung für die

Selbsterregung unter Berücksichtigung der möglichen Jede Stufe des aus den Transistoren T21 und Γ22

Toleranzen gerade noch sicher erfüllt ist. io bestehenden zweistufigen Verstärkers ist für sich durch

Eine derartige Dimensionierung des Oszillatorver- die in den Emitterkreisen liegenden Widerstände R22 stärkers hat zur Folge, daß einerseits zwischen dem bzw. R23 gegengekoppelt. Durch diese insgesamt Resonanzwiderstand des Schwingers und dem Ein- extrem starke Gegenkopplung wurde einerseits die gangswiderstand des Verstärkers nur eine geringe erwünschte geringe Verstärkung und andererseits eine Spannungsteilung auftritt und andererseits auch bei 15 große Frequenzbandbreite des Verstärkers erreicht, einer relativ hohen Verstärkerausgangsspannung von Gleichzeitig ergibt die starke Stromgegenkopplung der einigen Volt keine Überlastung des Schwingers ent- ersten Stufe einen hohen dynamischen Eingangswidersteht. Damit liegt aber auch am Verstärkereingang stand des Verstärkers, der durch den ebenfalls sehr eine hohe Nutzspannung, so daß die Störspannungen hochohmigen Widerstand R21 nicht wesentlich verweniger wirksam werden. Im gleichen Sinn wirkt sich 20 ringert wird.

die geringe erforderliche Verstärkung (etwa 3- bis Eine weitere, nur gleichstrommäßig wirksame Ge-

4fach) aus. Dazu kommt, daß bei gegebenen Verstär- genkopplung besteht durch die Verbindung des Basis-

kerelementen die Frequenzbandbreite mit abnehmen- anschlusses des Transistors Γ21 über den Widerstand

der Verstärkung zunimmt. R21 mit dem Verbindungspunkt der Widerstände R23

Die Fig. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel einen quarz- 25 und Λ24, der nahezu auf dem Emitterpotential des

gesteuerten Oszillator mit Transistorverstärker. Diese Transistors Γ22 liegt. Diese Gegenkopplung zusam-

Schaltungsanordnung hat zwar bezüglich des Auf baus men mit der vorerwähnten stellt die thermische Stabili-

eine weitgehende Ähnlichkeit mit der in Fig. 1 dar- tat des Verstärkers trotz des hohen Widerstands R21

gestellten bekannten Anordnung, doch weicht die sicher und macht auch die Exemplarstreuungen der

Dimensionierung vom Herkömmlichen wesentlich ab. 3<> Transistorkennwerte unwirksam. Im Rückkopplungs-

Das nachstehend angegebene Dimensionierungsbeispiel zweig zwischen dem Kollektor des Transistors Γ22

für die Verwendung im Niederfrequenzgebiet bis·etwa und der Basis des Transistors T21 liegt der Steuer-

100 KHz soll dies deutlich machen. quarz P.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

1 2 die durch den Spannungsteiler und vor allem die durch Patentansprüche: den Resonanzwiderstand des Quarzes und den Ein gangswiderstand des Verstärkers verursachte Span-

1. Oszillator mit einem Breitbandverstärker und nungsteilung wieder auszugleichen, bedarf es einer einem frequenzbestimmenden, in Serienresonanz 5 hohen (etwa 50fachen) Verstärkung des Verstärkers, betriebenen, piezoelektrischen Schwinger, der im Die Auskopplung der Ausgangsspannung erfolgt Rückkopplungszweig zwischen dem Verstärkeraus- rückwirkungsfrei über eine weitere Verstärkerstufe gang und dem Verstärkereingang eingefügt ist, mit dem Transistor Γ13. Eine derartige Schaltungswobei die Schwingungsfrequenz durch Auswech- anordnung erfüllt zwar bestimmte Voraussetzungen sein des Schwingers ohne Betätigung von Einstell- io für eine hohe Konstanz, der Oszillatorfrequenz. Dafür gliedern für die Einstellung der Verstärkung oder ist aber in Kauf zu nehmen, daß der Amplitude der rückgekoppelten Spannung in

einem Frequenzbereich veränderbar ist, da- a) durch die erforderliche hohe Verstärkung die ausdurch gekennzeichnet, daß der Ein- nutzbare Bandbreite eingeengt wird, gangswiderstand des Breitbandverstärkers ein 15 b) die geringen Nutzspannungen am Verstärkerein-Mehrfaches des höchsten Resonanzwiderstands be- gang und die hohe Verstärkung eine gute Abschirträgt, den ein für den Einsatz innerhalb des mung des Oszillators gegen Störspannungen, ins-Frequenzbereichs vorgesehener Schwinger auf- besondere eine gute Siebung der Betriebsspannung weist, und daß die Verstärkung des Breitbandver- erfordern,

stärkers so bemessen ist, daß für den höchsten in 20 c) in Folge des niederohmigen Abschlusses sich die Betracht kommenden Resonanzwiderstand die Änderungen des Resonanzwiderstands der Steuer-Rückkopplungsbedingung für die Selbsterregung quarze in Abhängigkeit von der Frequenz besonunter Berücksichtigung der möglichen Toleranzen ders bemerkbar machen, so daß auch aus diesem gerade noch sicher erfüllt ist. Grunde der ausnutzbare Frequenzbereich be-

2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 25 schnitten wird. Ein gewisser Ausgleich kann zeichnet, daß der Breitbandverstärker zweistufig ist. erreicht werden, wenn die dem Rückkopplungszweig zugeführte Spannung einstellbar ist.