DE1922264C - In der Frequenz veränderlicher Oszü lator - Google Patents

Description

und

Die vorliegende Erllndimg betrifft einen Oszillator, dessen Frequenz verändert werden kann, ohne den Klirrfaktor zu vergrößern.
. Oszillatoren ohne Induktivitäten umfassen im allgemeinen einen Versilirker, der über ein die Phase S um IHO" verschiebendes Netzwerk rückgekoppelt ist. Das Phasenversehiebungsnetzwerk besteht im allgemeinen aus einem Kotiennctzwcrk, welches mindestens drei Kapazitiilen und drei Widerstünde enthüll, wobei die Frequenz durch die Werte dieser passiven Elemente bestimmt wird. Um die Frequenz kontinuierlich zu verändern, müssen die Werte mehrerer Komponenten gleichzeitig verändert werden, und darüber hinaus ergeben diese Änderungen auch Änderungen des Klirrfaktors des Oszillators. Das Ziel der vorliegenden Erfindung ist deshalb die Schaffung eines Oszillators ohne Induktivitäten, bei dem nur zwei Kapazitiilen erforderlich sind und bei dem die Frequenz kontinuierlich verändert werden kann bei konstantem Klirrfaktor durch Änderung des Wertes von nur einem passiven Element. Die Kennzeichnen der Erfindung werden aus dem der Beschreibung folgenden Patentanspruch deutlich werden.

Die Erfindung wird in genaueren Einzelheiten unter 'Bezugnahme auf die Zeichnung beschrieben, in der

Fig. I ein bekanntes Hochpaßfilter zeigt, mit dessen Hilfe die Funktion des Oszillators gemäß der Erfindung erklärt werden kann, und die

F i g. 2 einen Oszillator gemäß der Erfindung zeigt.

Das in Fig. 1 gezeigte Hochpaßfilter wird im Prinzip in der Zeitschrift »Electronics«, K). April 1959, S. 68 bis 70, beschrieben. 1 η F i g. l· kennzeichnet 7'1 einen als Emitterfolger geschalteten Transistor, dessen Kollektor mit dem positiven Pol E₁₁ einer Gleichspannungsquelle und dessen Emitter über einen Emitterwiderstand R₁. mit dem negativen Pol E,, der Gleichspannungsquelle verbunden ist. Die Basis des Transistors ist einerseits mit der einen Eingangsklemme /„ des Filters über zwe> in Reihe geschaltete Kapazitäten C₁ und C₂ verbunden und liegt andererseits über einen Widerstand R₂ an Masse. Darüber hinaus ist der Verbindungspunkt der Kapazitäten über einen Widerstand R, mit dem Emitter des Transistors verbunden, wobei dieser Emitter eine Ausgangsklemme U₀ des Filters darstellt. Die andere Eingangs- und Ausgangsklemme des Filters /,, bzw. U_h sind mit Masse verbunden. Gemäß dem obengenannten Aufsatz erhält dieses Filter die übertragungsfunktion

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E₂ _ S^z

E| S + [UiIi₁ + VID₂)S + Hi₁ (H₂ ' und

R₁C₁ '

// -· die Versiilrkung des Emillerfolgers, d.h. bestimmt die Amplitude des über dm Widerstand R₁ rückgekoppelten Signals

Durch Ersetzen des Widerstandes R₁ in diesem Filter durch zwei Widerstünde R₁' und R", die mn dem Verbindungspunkt der Kapa/iliiten verbunden sind, und durch Rückkopplung dieser Widerstand,· tiuf Punkte In der Ausgangsschaltung des Verstiirkerv an denen die Verstärkungen /<' und ,f" angenommen werden, bedeutet dies, daß in der oben angegebenen Gleichung der Ausdruck <·', ersetzt wird durch d/,' + (H," und der Ausdruck m<n durch «V»,' I «'Vh" ersetzt wird, wobei

r;'c.

H = I-

Wenn //" = I, d.h. u" = 0. wird die folgende übertragungsfunktion erhalten:

S*'+ («' K₁ I Kj) S +'K₃

wobei

K₁ =

R₁X₁'

R₂C₁

C₁C₂R₂ \/<i «1 /

Die Pole der übertragungsfunktion, d. h. die Nullstellen des Nenners, sind:

E₁ = das Eingangssignal des Filters,

E₂ = das Ausgangssignal des Filters,

S = die variable komplexe Frequenz

(./K₁ + K₂) \j (U¹K_x + K_2
S2 = j ^k₁ -{-—2

( = ./(" für sinusförmige Schwingungen),

γ = I +

C₁

55 Wenn a < - γ-, dann sind die Realteile der Pole positiv, d. h., die Pole befinden sich in der rechten Hälfte der komplexen Frequenzebene, was bedeutet, daß ein Oszillator erhalten wurde. Die Oszillation wird selbstverständlich beibehalten, selbst wenn der Eingang kurzgeschlossen ist. Die Frequenz des Os-"zillators ist gleich dem Imaginärteil der Pole, d.h.

R_xC₁

In diesem Ausdruck kann

vernachlässigt worden im Vergleich zu K... du

Λ'-Κ, + ΚΛ¹

mil einem kleinen Wert gewählt wurd¹-·. was linien genauer erkliirl wird. Die Frequenz isl dementsprechend:

j/ C₁R₁C₁ \r; ' R₁")

a K₁ f- Ki
2

5 dos Trunsisiors 7 2, mil verbunden ist.

K,

15

und kann kontinuierlich verändert werden, indem irgendeines der passiven Elemente verändert wird. Von den passiven Elementei. ist jedoeh R," nicht in den Realleilen der Pole .v,, s, enthalten, und wenn die Frequenz verändert wird durch Änderung dieses Widerstandes, werden deshalb die Pole parallel /u den Imaginiiraehsen der komplexen Frequcnzebeiie bewegt. Da der Klirrfaktor des Oszillators, wie bekannt ist, von dem Abstand der Pole von der lmaginärachso abhängig ist und mit steigendem Abstand ansteigt, kann die Frequenz infolgedessen verändert werden durch Veränderung von R₁". wodurch ein Oszillator geschaffen isl. dessen Frequenz sich kontinuierlich ändert bei konstantem Klirrfaktor. Um den Klirrfaktor klein zu halten, soll der Abstand zwischen den Polen und der Imaginärachse klein sein, d. h.

lsi. d.h. »roller ills I ist Der Wert von α ist dementsprechend

d. Iu /ur ErltWung der obengenannten „. < J» inuU die Cilcichung

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soll klein bleiben, was die obige Annäherung erklärt. Hin Oszillator gemäß dem oben beschriebenen Prinzip wird in I' i g. 2 gezeigt, in welcher die Komponenten, die mit denen der Fig. I übereinstimmen, die gleichen Bezugszeichen tragen. Bei dem Oszillator wurde der einzige Emitterfolger gemäß Fig. 1 ersetzt durch einen Emitterfolger mit zwei Transistoren 7 1 und 7'2, wobei der Kollektor des Transistors 7 1 mit der Basis des Transistors Tl verbunden ist. Darüber hinaus sind zwei Widerslände R₃ und R₄ zwischen dem Emitter des Transistors 71 und dem Kollektor des Transistors Tl eingeschaltet. K, JR₁.

as erfüllt sein. Bei einem gemäß der obenerwähnten Gleichung dimensionierten Oszillator kann die Frequenz in einem großen Bereich bei konstantem Klirrfaktor in diesem Bereich verändert werden.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Oszillator, dessen Frequenz ohne Vergrößerung des Klirrfaktors verändert werden kann, der eine Verslärkerslufe enthält, die einen Eingang und

   .15 zwei Aufgänge aufweist, wobei die Eingangsinipedan/. der Stufe groß und die Ausgangsimpedanzen klein sind.d a d u r c h g e k e η η ζ e i c hiicl, daß die Verstärkung am ersten Ausgang gleich I und die Verstärkung am zweiten Ausgang

   größer als 1 ist. daß ein Widerstand (R₂) und zwei in Reihe geschaltete Kapazitäten (C₁, C₂) zwischen dem Eingang der Verslärkerstufe und Masse liegen und der Verbindungspunkt der Kapazitäten einerseits mit dem zweiten Ausgang der Ver-

   stärkerslufe über einen Widerstand (R,') und andererseits mit dem ersten Ausgang der Verstärkerstufe über einen veränderlichen, zur Änderung der Oszillatorfrequenz dienenden Widerstand (R₁") verbunden ist, wobei der Ausgang des

   Oszillators einer der Ausgänge der Verstärkerstufe isl.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen