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Transistoroszillator für einen großen Frequenzbereich mit konstanter
Amplitude Beim Bau eines Sinusoszillators für einen großen Frequenzbereich, z.-B.
bei einem Tonfrequenzoszillator, tritt die Schwierigkeit auf, daß die Amplitude
und die Kurvenform der Oszillatorschwingungen nicht über den ganzen Frequenzbereich
konstant bleiben.
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Die Forderung nach einer konstanten sinusförmigen Spannung wird zum
Beispiel bei Sendern für Fernsteuerungen und für Personenrufanlagen, insbesondere
für Taschengeräte mit selektivem Ruf gestellt.
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Die Ursache für den Amplitudengang der für diese Zwecke üblichen Oszillatoren
liegt darin, daß die verlangte Frequenzveränderung durch die Verstimmung des frequenzbestimmenden
Schwingkreises des Oszillators vorgenommen wird. Dadurch ändert sich der Resonanzwiderstand
des Schwingkreises und folglich auch die Amplitude der Oszillatorschwingung.
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Eine bekannte Oszillatorschaltung (Pitsch, Lehrbuch der Funkempfangstechnik,
4. Aufl. Band I, Seite 405, Abb. 347) schränkt die Wirkung der Änderung des Resonanzwiderstandes
dadurch ein, daß parallel zu dem Schwingkreis ein niederohmiger Widerstand liegt.
Da man diesen Paralleiwiderstand nicht beliebig klein wählen darf, beschränkt sich
die erreichte Amplitudenkonstanz auf einen kleinen Frequenzbereich.
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Bei einer anderen bekannten Oszillatorschaltung (Pitsch, Lehrbuch
der Funkempfangstechnik, Seite 406, Abb. 347a) wird zur Konstanthaltung der Oszillatoramplitude
eine gemischte induktiv-kapazittve RUckkopplung verwendet. Auch diese Maßnahme wirkt
nur in einem kleinen Frequenzbereich.
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Es ist weiter bekannt (DAS 1 067 082), bei einem Transistoroszillator
die Basisspannung des Ossillatortransistors aus der Schwingungsamplitude durch Gleichrichtung
abzuleiten. Die dadurch bewirkte selbsttätige Regelung der Schwingungsamplitude
.ist nur in einem kleinen Frequenzbereich wirksam und für die Anwendung in einem
Oszillator für einen Frequenzbereich von über 1 t 5 nicht ausreichend.
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Ebenfalls nur in einem kleinen Frequenzbereich bleibt die Schwingungsamplitude
bei einem bekannten Transistoroszillator (DAS 1 235 382) konstant, dessen Schwingungsarplitude
durch einen wechselstrommäßig parallel zum aitttrwiderstand des Oszillatortransistors
geschalteten und dadurch gegenkoppelnden Hilfstransistor, dessen Basisvorspannung
durch Gleichrichtung der Oszillatorspannung gewonnen wird, unabhängig von Änderungen
der Temperatur und der Betriebsspannung gehalten wird.
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Bei einer stufenweisen Veränderung der Frequenz könnte man daran denken,
den Frequenzbereich mit sinusförmiger Kurvenform dadurch zu vergrdßérn, daß man
die JtUckkopplung des Oszillators über zusätzliche Schaltmittel, insbesondere eine
weitere Schalterebene im Sinne einer Erhaltung einer sinusförmigen Kurvenform umschaltet.
Dies würde aber einen zusätzlichen Aufwand an Schaltern, Gewicht und Raumbedarf
erfordern, der zus Beispiel bei Taschengeriten für Personenrufanlagen mit selektiver
Ruf nicht tragbar ist.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die sinusförmige Schwingungsamplitude
in einem großen Frequenzbereich von z.B.
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1 : 5 und mehr ohne zusätzliche Umschaltmittel konstant zu halten.
Die Erfindung geht von einem Transistoroszillator uus, bei dem die Oszillatoramplitude
durch selbsttätige Regelung mit einer durch Gleichrichtung der Oszillatorspannung
gewonnenen Regelspannung geregelt wird und bei dem der Rückkopplungszweig für die
Schwingungserzeugung bei allen Frequenzen unverändert bleibt. Die Erfindung ist
durch die Anwendung der folgenden zwei Merkmale gekennzeichnet: a) Die Regelspannung
dient zur Steuerung eines in der Emitterleitung des Oszillatortransistors liegenden
Hilfstransistors, der gleich- und wechselstrommäßig eine geregelte Stromgegenkopplung
auf den Oszillatortransistor ausübt.
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b) Die Schaltung zur Erzeugung der Regelspannung ist derart frequenzabhängig
ausgebJldes, daß die Regelwirkung bei tiefen Frequenzen geringer als bei hohen Frequenzen
ist.
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Die Frequenzabhängigkeit der Regelwirkung wird vorteilhaft dadurch
erzielt, daß die Oszillatorwechselspannung über die Reihenschaltung eines Kondensators
und eines Ohmschen Widerstandes zum Gleichrichter geführt ist und daß das Verhältnis
des kapazitiven Widerstandes des Kondensators zum Widerstandswert des Ohmschen Widerstandes
so bemessen ist, daß sich die genannte Frequenzabhängigkeit ergibt.
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Es ist zwar bei Verstärkern bekannt (DBP 1 071 136), einen Hilfstransistor
in der Emitterleitung eines Verstärkertransistors zur Gegenkopplung für Gleich-
und Wechselstrom zu benutzen, jedoch dient diese Maßnahme dort nur für die Steuerung
der Verstärkung und nicht für die Konstanthaltung der frequenzabhängigen Schwingungsamplitude
eines Oszillators. Außerdem würde diese Maßnahme allein nicht zum Ziel führen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt
und wird im folgenden näher beschrieben.
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Fig. 1 zeigt die Schaltung eines Transistoroszillators in Dreipunktschaltung
mit umschaltbarer Frequenz, und Fig. 2 zeigt eine andere Ausbildung des frequenzbestimmenden
Schwingkreises des Transistoroszillators nach Fig. 1.
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Der Oszillator in Fig. 1 wird durch den Oszillatortransistor T1, dessen
Arbeitspunkt von dem Spannungsteiler aus den Widerständen R3 und R4 festgelegt wird,
und dem in Drelpunktschaltung betriebenen Schwingkreis aus dem Kondensator C3 und
der Spule L1, deren verschiedene Anzapfungen über den Wahlschalter S1 mit dem Kondensator
C3 zusammengeschaltet werden können, gebildet, Die Oszillatorschwingung wird über
den Kondensator C4 an den Ausgang geführt.
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Der Hilfstransistor T2 liegt mit seiner Kollektor-Emitter-Strecke
in der Emitterleitung des Oszillatortransistors T1. Der Spannungsteiler aus den
Widerständen R1 und R2 gibt der Basis des Hilfstransistors T2 eine Anfangs-Vorspannung.
Er liegt in Reihe mit dem Kondensator C1, dem die Regelspannung zugeführt wird,
die dadurch erzeugt wird, daß ein Teil der Oszillatorschwingung über die frequenzabhängige
Reihenschaltung aus dem Kondensator C2 und dem Widerstand R5 geführt wird und an
den Dioden D1 und D2 gleichgerichtet wird. Bei tiefen Frequenzen, bei denen der
Resonanzwiderstand niedrig und dementsprechend die Oszillatoramplitude niedrig ist,
wird eine kleinere Regelspannung erzeugt und deshalb die Oszillatoramplitude weniger
heruntergeregelt.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausbildung des Schwingkreises aus Fig.
1 dargestellt. Der Kondensator C3 der Fig. 1 wird sinngemäß durch eine Anzahl von
Kondensatoren C8 ersetzt, die über den Wahlschalter S1 parallel zur Spule L1 geschaltet
werden können,
wobei die Spule L1 in der Fig. 2 nur eine Anzapfung
besitzt, die für die Dreipunktschaltung erforderlich ist.
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Bei einer praktischen Erprobung des Ausführungsbeispiels nach Fig.
1 wurde im Tonfrequenzbereich bei einer Frequenzveränderung von 1 : 25 eine Amplitudenkonstanz
von # 0,5 dB erreicht.