DE1046118B - Oszillatorschaltung fuer sehr hohe Frequenzen mit Transistor - Google Patents
Oszillatorschaltung fuer sehr hohe Frequenzen mit TransistorInfo
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Description
DEUTSCHES
Bei Verwendung eines Transistors in einem Oszillator für sehr hohe Frequenzen, z. B. für Ultrakurzwellen,
ist es mit den bisher bekannten Schaltungen schwierig, Schwingungen zu erzeugen oder diese über
einen stetig abstimmbaren Bereich aufrechtzuerhalten, wie dies z. B. bei einem UKW-Rundfunk-Empfänger
erforderlich ist. Dies liegt an der starken Frequenzabhängigkeit der Kennwerte des Transistors, insbesondere
der Steilheit. Der Phasenwinkel der Steilheit beträgt bei einigen zur Zeit bekannten Transistoren in
diesem Frequenzbereich um — 90|0 und steigt ungefähr
linear mit der Frequenz. Man kann diese Phasendrehung bekanntlich durch eine entsprechende Phasendrehung
auf dem Rückkopplungswege ausgleichen.
Diese Bedingung wird von einer bekannten Schaltung (deutsche Patentschrift 953 270) erfüllt, bei der
die Rückkopplungsspannung aus drei Spannungen zusammengesetzt ist, von denen die erste Spannung
für niedrige Frequenzen von einem Teil der Kapazität des Schwingungskreises in Dreipunktschaltung abgegriffenwird,
die zweite Spannung für hohe Frequenzen von der Induktivität des Schwingungskreises mit einer
der ersten Spannung entgegengesetzten Phasenlage mit Hilfe einer umgekehrt wie normal gepolten Rückkopplungsspule
und die dritte Spannung für mittlere Frequenzen von einem in den Ausgangskreis in Reihe
eingeschalteten Ohmschen Widerstand entnommen wird. Diese Schaltung gestattet zwar ein Abstimmen
des Oszillators über einen großen Frequenzbereich, jedoch wird der Ausgangskreis durch den erwähnten
Ohmschen Widerstand (etwa 40 Ohm) stark bedämpf t, was eine Verringerung der Frequenzstabilität bedeutet
und die Anfachung der Schwingung erschwert.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Verbesserung der Rückkopplung in dieser bekannten Schaltung für
das mittlere Frequenzgebiet, in dem die Rückkopplung im wesentlichen über den erwähnten Ohmschen Widerstand
erfo-lgt, und gibt eine Schaltung an, die ohne diesen Widerstand auskommt. Sie ist also für denjenigen
Frequenzbereich bestimmt, bei dem der Phasenwinkel der Steilheit zwischen —60'und —120°
Hegt, z. B. 75 bis 125 MHz, bei dem zur Zeit herstellbaren Drift-Transistor.
Die Erfindung besteht darin, daß die Rückkopplungsspule so groß bemessen ist, daß sie mit der
parallel liegenden wirksamen Kapazität des Transistors einen Schwingungskreis bildet, der mit dem Oszillatorschwingungskreis
induktiv mit umgekehrter Polung gegenüber der normalen Polung oder/und kapazitiv
gekoppelt ist und dessen Resonanzfrequenz so nahe an der Oszillatorfrequenz liegt, daß der Phasenwinkel
der Rückkopplungsspannung zusammen mit dem Phasenwinkel der Steilheit die für die Schwingungserzeugung
erforderliche Phasendrehung von 180° Oszillatorschaltung für sehr hohe Frequenzen mit Transistor
Anmelder:
Telefunken G.m.b.H., Berlin NW 87, Sickingenstr. 71
Willy Minner und Heinz Rinderler Ulm/Donau,
sind als Erfinder genannt worden
ergibt. Der Rückkopplungsschwingungskreis und der Oszillatotrschwingungskreis bilden also zusammen ein
Bandfilter mit induktiver oder kapazitiver oder gemischter Kopplung, welches bekanntlich bei der
Resonanzfrequenz des Sekundärkreises die Phase der zu übertragenden Spannung um 90° und bei einer
Abweichung von der Resonanzfrequenz nach der einen oder anderen Seite die Phase mehr oder weniger als
90° dreht.
Im folgenden wird die Erfindung an Ausführungsbeispielen näher erläutert.
Fig. 1 und 2 zeigen Ausführungsbeispiele für einen erfindungsgemäßen Transistoroszillator in Emitterbasis- und Blockbasisschaltung. Die Ersatzschaltung in
Fig. 3 und das Vektordiagramm in Fig. 4 dienen zur Erläuterung der Erfindung; in
Fig. 5 ist als Beispiel die Anwendung eines solchen Oszillators in einer selbstschwingenden Mischstufe
dargestellt;
Fig. 6 und 7 zeigen eine Abänderung mit kapazitiver Kopplung des Schwingungskreises und des Rückkopplungskreises.
Fig. 1 zeigt einen Transistor T mit Emitter E, Kollektor K und Blockelektrode B. Der Widerstand R1
(z. B. 500 Ω) mit Überbrückungskondensator C1 (z. B.
1000 pF) dient in bekannter Weise zur Strotnstabilisierung und der Spannungsteiler R2 (z.B. 15000Ω)
und R3 (z. B. 5000 Ω) zum Einstellen des Gleichstromarbeitspunktes
des Transistors. C2 (z.B. 1000pF)
schließt den Fußpunkt von L2 gegen Masse hochfrequenzmäßig
kurz. Am Kollektor K liegt der Oszil- ·
809 598/331
latorschwingungskrei> O mit der Kreisinduktivität L1.
Diese ist mit der Koppelspule L2 gekoppelt. Die Spule L2 ist mit dem Eingangswiderstand Re des
Transistors, der relativ niederohmig ist und eine kapazitive Blindkomponente besitzt ·— in den Zeichmingen
mit CE bezeichnet —, belastet.
In Fig. 3 ist der Rückkopplungszweig herausgezeichnet. Zur besseren Übersicht ist das Ersatzschaltbild
des Transformators als π-Glied dargestellt. Die Längsinduktivität ergibt sich zu
M(I-K*) M~ KP
und die ausgangsseitige Querinduktivität zu
1— KP
ι r
9. —· -t^o
wobei M die Gegeninduktivität des Transformators und K den Kopplungsfaktor darstellt. Das Vektordiagramm
Fig. 4 erklärt die erfindungsgemäße Kompensation des Steilheitswinkels wie folgt:
Die rückgekoppelte Spannung Ur soll erfindungsgemäß
in Phase mit der Spannung zwischen Block und Emitter Uβ — von der ausgegangen werden soll —
sein. Diese Spannung UB ruft einen Kollektorstrom //<
hervor, der auf Grund des Phasenwinkels der Steilheit φ
der Spannung Uß in diesem Beispiel um 90° nacheilt.
Die Spannung U^ ist für die Resonanzfrequenz fQ des
Oszillators gegenphasig zu J^. Die Spannung UK setzt
sich entsprechend Fig. 3 aus UB und UM zusammen.
I'm treibt einen Strom Jq, der der Spannung UM um
90° nacheilt, durch die Parallelschaltung von L2', RE
und CE. Der Strom /o verzweigt sich in die Teilströme
//,'.,, JCE und /ßg. Bei erfindungsgemäßer Wahl
von Lo und gegebenem Cg ist der Strom J%E in Phase
mit Uβ und somit die rückgekoppelte Spannung U%
phasengleich mit Ug. Eine Änderung der Steilheitsphase
beim Durchstimmen über einen gewissen Frequenzbereich wird durch die Änderung der Phasenlage
des Oszillatorkreises ausgeglichen, so daß es möglich ist, mit annähernd konstanter Oszillatoramplitude
den UKW-Rundfunk-Bereich durchzustimmen. Eine Streuung der Steilheitsphase zwischen
den einzelnen Transistorexemplaren ist durch Änderung der Induktivität L2, die leicht variabel gestaltet
werden kann, auszugleichen.
In Fig. 2 ist ein anderer Oszillator unter Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung dargestellt.
Bezüglich der Stromstabilisierung und der Einstellung des Gleichstromarbeitspunktes enthält die Fig. 2 dieselben
Schaltelemente wie Fig. 1. Der Oszillator arbeitet jedoch im Gegensatz zu Fig. 1 in Blockbasisschaltung.
Die Blockelektrode ist deshalb mit C2 (z. B. 15OpF) abgeblockt, und L2 ist zwischen Emitter und
R1, C1 geschaltet. Die Induktivität L1 ist erfindungsgemäß
über M mit L2 gekoppelt. Jedoch sind auf Grund der Phasenverhältnisse zwischen Emitter E
und Kollektor K die Anschlüsse der Induktivität L0
um 180° gedreht.
Fig. 5 zeigt eine selbstschwingende, durchstimmbare Mischstufe für den UKW-Rundfunk-Bereich unter
Verwendung der erfindungsgemäßen Schaltung nach Fig. 2. Die Fig. 5 enthält bezüglich Stromstabilisierung
und Oszillatorschaltung dieselben Schaltelemente wie Fig. 2. Darüber hinaus liegt an der Blockelektrode B
der Eingangskreis E, z. B. bestehend aus der Antennenankopplungswicklung
L3 und der Kreisinduktivität L4
und den Abstimmkapazitäten C4. Der Eingangskreis ist über C3 (z. B. 2OpF) und C2 (z. B. 15OpFj an den
Eingangswiderstand des Transistors T angepaßt, dabei ist C2 so dimensioniert, daß für den Oszillator die
Blockelektrode hochfrequenzmäßig annähernd an Masse liegt. Ferner ist in der Schaltung nach Fig. 5
der Kondensator C1 so gewählt, daß er in Verbindung mit L2 einen Saugkreis für die ZF darstellt und so
eine ZF-Rückmischung verhindert. Am Kollektor K liegt parallel zu dem über Cz kapazitiv angekoppelten
Oszillatorkreis O der ZF-Kreis Z für z. B. 10,7 MHz,
bestdhend aus Lz und Cz, Cz'. Dieser ZF-Kreis ist als
π-Glied geschaltet, um die erforderliche Transformation
auf den Eingangswiderstand des nachfolgenden Transistors Tz, der als ZF-Verstärker arbeitet, vorzunehmen.
An Stelle der oben beschriebenen induktiven Kopplung des Schwingungskreises mit dem Rückkopplungskreis kann im Falle der Blockbasisschaltung auch eine
kapazitive Kopplung zwischen den beiden Kreisen angewendet werden, weil die Phasenschiebung zwischen
den beiden Kreisen von der Art der Kopplung unabhängig ist, wenn die beiden Spulen, bezogen auf Erde,
den umgekehrten Windungssinn zueinander haben. Dies deuten die Ziffern 1 bis 4 in Fig. 2 an (im Gegensatz
zu den Ziffern 1 bis 4 in Fig. 1). Zu- diesem Ergebnis kommt man auch, wenn man beachtet, daß"
zu der gleichen Polung der beiden Spulen in Fig. 1 eine Kopplungsinduktivität L^ in Fig. 3 gehört und
demnach der umgekehrten Polung in Fig. 2 eine Kopplungskapazität entspricht. Bei kapazitiver Kopplung
ist die Polung der Rückkopplungsspule natürlich ohne Bedeutung.
In Fig. 6 ist ein Beispiel für eine kapazitive Kopplung bei einem Oszillator entsprechend der Fig. 2 dargestellt.
Mit C/( ist die Kopplungskapazität bezeichnet.
Fig. 7 zeigt eine selbstschwingende Mischschaltung entsprechend der Fig. 5.
Es ist auch eine gemisdfate induktive und kapazitive
Kopplung anwendbar, z. B. zur Erzielung eines bestimmten Frequenzganges, wobei die Polung der
induktiven Kopplung so wie in Fig. 2 zu wählen ist, wenn sich beide Kopplungen unterstützen sollen.
Claims (3)
1. Oszillatorschaltung mit Transistor und mit Schwingungskreis und Rückkopplungsspule für
sehr hohe Frequenzen, bei denen der Phasenwinkel der Steilheit zwischen —60 und —120° liegt und
auf dem Rückkopplungsweg eine entsprechende Phasendrehung stattfindet, insbesondere für die
Mischstufe eines Überlagerungsempfängers, dadurch; gekennzeichnet, daß die Rückkopplungsspule
so groß bemessen ist, daß sie mit der parallel liegenden, wirksamen Kapazität des Transistors
einen Schwingungskreis bildet, der mit dem Oszillatorschwingungskreis induktiv mit umgekehrter
Polung gegenüber der normalen Polung oder/und kapazitiv gekoppelt ist und dessen
Resonanzfrequenz so nahe an der Oszillatorfrequenz liegt, daß der Phasenwinkel der Rückkopplungsspannung
zusammen mit dem Phasenwinkel der Steilheit die für die Schwingungserzeugung erforderliche Phasendrehung von 180°
ergibt.
2. OszillatoTSchaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Induktivität der Rückkopplungsspule
(L2) zur Einstellung des Phasenwinkels einstellbar ist.
1 1 O
3. Selbstschwingende Mischstufe unter Verwendung der Oszillatorschaltung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß der in Reihe mit der Rüdckopplungsspula liegende Entkopplungskondensator
(C1) so bemessen ist, daß er in Verbindung mit der Induktivität der Rückkopplungsspule (L2)
einen Kurzschlußkreis für die Zwischenfrequenz bildet.
In Betracht gezogene Druckschriften: Shea, »Principles of Transistor Circuits«,
York, London, 1953, S. 279 bis 283.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DET14414A DE1046118B (de) | 1957-11-15 | 1957-11-15 | Oszillatorschaltung fuer sehr hohe Frequenzen mit Transistor |
CH6490358A CH363382A (de) | 1957-11-15 | 1958-10-10 | Transistor-Oszillator für UKW-Frequenzen |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DET14414A DE1046118B (de) | 1957-11-15 | 1957-11-15 | Oszillatorschaltung fuer sehr hohe Frequenzen mit Transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE1046118B true DE1046118B (de) | 1958-12-11 |
Family
ID=7547632
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DET14414A Pending DE1046118B (de) | 1957-11-15 | 1957-11-15 | Oszillatorschaltung fuer sehr hohe Frequenzen mit Transistor |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
CH (1) | CH363382A (de) |
DE (1) | DE1046118B (de) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE1158590B (de) * | 1960-08-25 | 1963-12-05 | Telefunken Patent | Schaltung zur Entkopplung der Schwingungskreise einer selbstschwingenden Transistor-Mischstufe |
US3534243A (en) * | 1967-01-24 | 1970-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter with starting circuit |
DE1273605C2 (de) * | 1963-05-02 | 1974-12-05 | Selbstschwingende mischstufe mit transistoroszillator in basisschaltung |
-
1957
- 1957-11-15 DE DET14414A patent/DE1046118B/de active Pending
-
1958
- 1958-10-10 CH CH6490358A patent/CH363382A/de unknown
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
None * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE1158590B (de) * | 1960-08-25 | 1963-12-05 | Telefunken Patent | Schaltung zur Entkopplung der Schwingungskreise einer selbstschwingenden Transistor-Mischstufe |
DE1273605C2 (de) * | 1963-05-02 | 1974-12-05 | Selbstschwingende mischstufe mit transistoroszillator in basisschaltung | |
DE1273605B (de) * | 1963-05-02 | 1974-12-05 | Selbstschwingende mischstufe mit transistoroszillator in basisschaltung | |
US3534243A (en) * | 1967-01-24 | 1970-10-13 | Mitsubishi Electric Corp | Inverter with starting circuit |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CH363382A (de) | 1962-07-31 |
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