DE2753879A1 - Einstufiger quarzoszillator - Google Patents

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT . Unser Zeichen

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Berlin und Minchen 77 ρ 2 0 3 0 BRO

D 27538T

Einstufiger Quarzoszillator

Die Erfindung betrifft einen Oszillator mit einstufigem Verstärker und in Serienresonanz zu einem LC-Schwingkreis arbeitenden Quarzschwinger.

Zur Erzeugung von hohen Frequenzen mit Hilfe von Quarzoszillatorschaltungen ist es bekannt, in Oszillatorschaltungen Oberwellenquarze zu verwenden, die auf einer bestimmten mechanischen Oberwelle des Schwingquarzes schwingen. Da Quarze für sehr hohe Frequenzen schwer herstellbar und deswegen teuer sind, kann es in bestimmten Fällen wirtschaftlicher sein, ein Oberwellenquarz mit der halben angestrebten Frequenz zu verwenden und diese Frequenz mit Hilfe einer nachgeschalteten Vervielfachungsstufe zum Beispiel zu verdoppeln.

Mehrere hintereinandergeschaltete Stufen, die jeweils mit einem Verstärker versehen sind, haben £doch den Nachteil, daß damit die exakte Abstimmung des Schwingkreises auf die zu erzeugende Frequenz erschwert wird.

Werden mit Schwingquarzen versehene Oszillatoren z.B. zur Ansteuerung von akustooptischen Ablenkeinrichtungen in nicht mechanischen Schnelldruckeinrichtungen verwendet, so ist es notwendig, derartige Oszillatoren sehr schnell aus- und einzuschalten. Derartige geringe Schaltzeiten von ca. 100 ns sind aber bei bekannten Oszillatorschaltungen mit nur einer Stufe (Halbleiterschaltungstechnik Tietze-Schenk, 2. Auflage, 1971, Seite 371) nicht zu erreichen.

MM 1 Sur / 29.11.1977 - 2 -

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ORIGINAL INSPECTED

-*- 77P2 03 0BRD

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Quarzoszillator mit einstufigem Verstärker bereit zu stellen, der ein sehr schnelles Ein- und Ausschalten ermöglicht.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch einen auf eine Oberschwingung der Oszillatorfrequenz abgestimmten Schwingkreis der über eine Filtereinrichtung mit dem Ausgang der Verstärkerstufe in Verbindung steht und einer bedarfsweise den Schwingkreis kurzschließenden Schalteinrichtung gelöst.

Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform besteht die Schalteinrichtung aus einer ersten Diodenstrecke von in Serie geschalteten Schaltdioden und einer nachgeschalteten zweiten Diodenstrecke mit parallelgeschalteten Schaltdioden, von denen eine Schaltdiode mit dem Schwingkreis und eine weitere mit Erdpotential verbunden ist und einer den Diodenstrecken in Sperrichtung der Dioden vorgeschalteten, bedarfsweise durch Beaufschlagen der Diodenstrecken mit einer Betriebsspannung den Schwingkreis kurzschließenden Schaltanordnung.

Durch die Erfindung ist es in vorteilhafter Weise möglich, einen Oszillator sehr hoher Frequenz in einer Stufe herzustellen, der trotzdem sehr schnell geschaltet werden kann. Dabei wird die Ausgangsspannung, die der doppelten Oszillatorfrequenz entspricht, durch Kurzschließen des Ausgangsschwingkreises schnell aus- und eingeschaltet.

Dies wird dadurch ermöglicht, daß die Schaltgeschwindigkeit nur von der verhältnismäßig geringen Güte des Ausgangskreises bestimmt wird, das Quarz selbst aber trotz kurzgeschlossenem Ausgangskreis ununterbrochen weiterschwingt und damit sonst notwendige Einschwingvorgänge entfallen.

Eine Ausführungsform der Erfindung jst in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden beispielsweise näher beschrieben.

Sie zeigt eine schematische Darstellung der erfindungsgemäßen Schaltungsanordnung.

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Der in der Figur dargestellte Oszillator zur Erzeugung von HP-Schwingungen im Frequenzbereich von 200 - 250 Mhz und einer Ein-/ Auszeit von weniger als 700 ns besteht aus einem Oberwellenquarz 1 mit einer Schwingfrequenz von ca. 100 - 120 14hz. Dieser Quarzschwinger arbeitet in Serienresonanz mit einem an die Basis eines Transistors 2 gekoppelten Parallelschwingkreises aus einer Spule 3 und einem Kondensator 4. Der Schwingkreis an der Basis des Transistors ist dabei nicht auf die Oszillatorfrequenz sondern etwas tiefer abgestimmt. Dadurch wird die für die Rückkopplung erforderliehe 180°-Phasendrehung zwischen Kollektorspannung und Basisspannung erreicht. Der Quarz weist nämlich knapp oberhalb seiner Serienresonanz einen induktiven Widerstand auf, wobei der Basisschwingkreis oberhalb seiner Parallelresonanz kapazitiv wirkt.

Mit dem Kollektor des Transistors 2 ist ein kleiner Kondensator 5 verbunden, der als Hochpass wirkt und einen, dem Kondensator 5 nachgeschalteten, auf die zweite Oberwelle der Oszillatorfrequenz abgestimmten Parallelschwingkreis aus einem Kondensator 6 und einer Spule 7 ankoppelt. Durch diese Trennung zwischen Vervielfacher und eigentlichem Oszillator ist ein sehr schnelles Ein- und Ausschalten des Gesamtoszillators möglich. Dieses Ein- und Ausschalten geschieht mit Hilfe einer den Schwingkreis 6, 7 bedarfsweise kurzschließenden Schalteinrichtung.

Die Schalteinrichtung weist eine erste Diodenstrecke von in Serie geschalteten Schaltdioden θ und 9 auf und eine zweite, zwischen Schwingkreis und erster Diodenstrecke angeordnete Diodenstrecke mit parallelgeschalteten Schaltdioden 10 und 11. Dabei ist eine Diode 10 an Erde gekoppelt, während die andere Diode 11 mit dem Schwingkreis in Verbindung steht. Den Dioden in Sperrichtung vorgeschaltet ist ein Spannungsteiler aus den Widerständen 12 und 13, der einerseits mit einer Betriebsspannungsquelle 14, andererseits mit einem Schalter 15 in Verbindung steht. Der Schalter 15 ist nur beispielsweise dargestellt. Anstelle des Schalters läßt sich zum Beispiel auch ein pegelabhängig gesteuertes logisches Schaltglied anordnen.

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Kurzgeschlossen wird der Schwingkreis 6 und 7 und damit auch über einen Widerstand 16 der Ausgang 17 über die Reihenschaltung der Dioden 10 und 11 und zwar dann, wenn die Diode 10 wegen dem über die Widerstände 12 und 13 eingeprägten Strom leitend ist. Dies ist danncfer Fall, wenn der Schalter 15 geöffnet ist und damit das Potential 14 über die Widerstände 12, 13 und die Dioden 8, 9 und durchgreift. Solange der Schalter 15 geschlossen ist und damit der Widerstand 12 an Nullpotential liegt, ist der Schwingkreis 6, 7 nicht bedämpft.

Mit Hilfe von im Emitterkreis des Transistors 2 angeordneten Widerständen 18 und 19 läßt sich der Transistorstrom und damit die Hochfrequenzausgangsspannung verändern. Die in der Figur dargestellte Anzapfung der Spule 3 und damit des Basisschwingkreises verbessert die Anpassung des Kollektorwiderstandes am Transistor an den Basiswiderstand. Damit läßt sich der Regelbereich der Ausgangsamplitude vergrößern. Mit der Betriebsspannungsquelle 14 verbunden sind noch Widerstände 20, 21 und 22 und Kondensatoren 23 und 24 bzw. im Emitterkreis ein Kondensator 25.

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Claims (2)

77? 2 0S0 BRDPatentansprüche 2753879

1. jOszillator mit einstufigem Verstärker und in Serienresonanz zu

einem L-C-Schwingkreis arbeitenden Quarzschwinger, gekennzeichnet durch einen auf einer Oberschwingung der Oszillatorfrequenz abgestimmten Schwingkreis (6, 7), der über eine Filtereinrichtung (5) mit dem Ausgang der Verstärkerstufe (2) in Verbindung steht und einer bedarfsweise den Schwingkreis (6, 7) kurzschließenden Schalteinrichtung (8...15).

2. Schalteinrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine erste Diodenstrecke von in Serie geschalteten Schaltdioden (8, 9) und einer nachgeschalteten zweiten Diodenstrecke mit parallelgeschalteten Schaltdioden (10, 11), von denen eine Schaltdiode (11) mit dem Schwingkreis und eine weitere (10) mit Erdpotential verbunden ist und einer den Diodenstrecken in Sperrrichtung der Dioden vorgeschalteten, bedarfsweise durch Beaufschlagen der Diodenstrecken mit einer Betriebsspannung (14) den Schwingkreis (6, 7) kurzschließenden Schaltungsanordnung (15, 12, 13).

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ORIGINAL INSPECTED