DE2005888B2 - Überlagerungsoszillator-Transistorschaltung - Google Patents

Description

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Die Verwendung von spannungsabhängig veränderlichen Kapazitäten für elektronisch abstimmbare HF-Empfänger ist bekannt und bietet die Möglichkeit einer Fernabstimmung dadurch, daß zur Abstimmung eine Gleichspannung verwendet wird. Ein solcher bekannter Empfänger (»radio-mentor<, 1968, Heft 3, S. 134) besitzt einen Überlagerungsoszillator, bei dem der die Oszillatorfrequenz bestimmende und elektronisch abstimmbare Resonanzschwingkreis im Emitterkreis eines Transistors liegt. Die für die Abstimmung verwendete Spannung wird mit Hilfe einer Stabiüsicrungsschaltung möglichst konstant gehalten. Da auch die Ernpfängereingangsstufen mit Hilfe spannungsabhängig veränderlicher Kapazitäten abstimmbar sind, können Gleichlaufschwierigkeiten beim Abstimmen auftreten, die sich in Form eines Mitzieheffektes auf die Oszillatorfrequenz beim Empfang starker Eingangssignale auswirken. Es wurde auch festgestellt, daß die spannungsabhängig veränderliche Kapazität, eine Abstimmdiode, im Resonanzschwingkreis des Überlagerungsoszillator von der vom Transistor r'es Osziüators in den Resonanzschwingkreis eingekoppelten Kapazität beeinflußt wird, was sich dahingehend auswirkt, daß der durchstimmbare Bereich des Resonanzschwingkreises verkleinert wird. Auch kann die Abstimmdiode von der Amplitude des vom Transistor des Überlagerungsoszillator gezogenen Stroms beeinflußt werden, wenn dieser Strom groß genug ist. um einen Spannungsabfall in einer Größe an der Abstimmdiode zu erzeugen, die für eine Kapazitätsänderung und damit für eine Verstimmung des Resonanzschwingkreises ausreicht. Es ist auch bekannt (»Siemens Werkstattpraxis«, Nr. 35, 1968. S. 6 bis S). zur Konstanthaltung von Strömen zusätzliche Lastwidersiände zu verwenden.

Aufgabe

Der im Anspruch 1 angegebenen Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den störenden Einfluß der beim herkömmlichen Betrieb eines elektronisch abgestimmten überlagerungsoszillators auftretenden Parameter — wie Transistorkapazitäten, Laständerung. Rückwirkungen von nachfolgenden Stufen sowie zu große Amplitude des Schwingkreisstromes — auf die elektronische Frequenzabstimmung zu verringern.

Vorteile

Durch die Anordnung des die Oszillatorfrequenz bestimmenden Resonanzschwingkreises im Basis-Emitterkreis des Transistors des Überlagerungsoszillators läßt sich eine Übersteuerung der spannungsabhängig veränderlichen Kapazität vermeiden. Durch die Verwendung des konstanten Lastwiderstandes im KoHektorkreis wird verhindert, daß eine veränderliche Belastung ebenfalls entsprechende Schwankungen der vom Transistor auf die spannungsabhängig veränderliche Kapazität einwirkenden Signale bewirkt; d. h., die Gleichiaufprobleme werden erheblich verringert, welche bei der Verwendung derartiger abgestimmter Schwingkreise in Verbindung mit anderen elektronisch abgestimmten Kreisen in einem HF-Empfänger auftreten. Durch die oszillatorausgangsseitige Entkopplungsschaltung wird eine starke Entkopplung des Überlagerungsoszillators gegenüber dem nachgeschalteten HF-Kreis bewirkt und ein Mitzieheffekt für das Oszillatorsignal auf Grund starker Eingangssignale verhindert. Ein weiterer Vorteil besteht auch darin, daß die erfindungsgemäße Schaltung sowohl temperatur- als auch spannungsstabilisiert ist und eine gute Frequenzstabilisierung besitzt. Ferner bleibt nach wie vor der mit einer Fernabstimmung verbundene Vorteil wegen der Verringerung des Platzbedarfs durch die Beseitigung von mechanischen Abstimn:elementen erhalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. Die Ausgestaltung des konstanten Lastwiderstandes ist Gegenstand des

Anspruchs 2. Die besonders starke Entkopplung des Überlagerungsoszillators gegenüber einem nndige- ^chalteten HF-Kreis wird durch eine nach Anspruch 3 ausgestaltete Entkopplungsschaliung bewirkt. Um die vom Transistor des Überlagerungsosziliators in den Resonanzschwingkreis eingekuppelte Kapazität weitgeliendst zu verringern und unwirksam zu machen, wird die Erfindung in vorteilhafter Weise nach Anspruch 4 ausgestaltet.

Darstellung der Erfindung

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird an Hand der aus einer Figur bestehenden Zeichnung erläutert.

Gemäß dieser Zeichnung werden die von einem HF-Empfänger mit der Antenne 10 empfangenen Eingangssignale in einen Antennen-Resonanzkreis 11 an einem die Impedanz anpassenden Punkt der Primärwicklung 12 eingekoppelt. Der Antennen-Resonanzkreis umfaßt ferner einen TrennkoDdensator 16 sowie eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität 14. Die spannungsabhängig veränderliche Kapazität 14 besteht aus einer Halbleiteranordnung mit einem PN-Übergang, wie sie als Varaktor bekannt ist. deren Kapazität sich proportional mit einer angelegten Gleichspannung ändert. Mit Hilfe der an den Varaktor angelegten Gleichspannung kann die Antenne 10 innerhalb eines bestimmten Frequenzbereiches abgestimmt werden.

Das empfangene Signal wird sodann an einen HF-Verstärker 15 angelegt und nach der Verstärkung an einem die Impedanz anpassenden Punkt iiiier Primärwicklung 19 eines HF-Schwingkreises 18 in diesen eingespeist. Dieser HF-Schwingkreis 18 umfaßt ferner einen Trennkondensator 22 sowie eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität 20. Die Ausgang;..ignale vom HF-Verstärker 15 werden ferner dem einen Eingang eines Mischers 33 zugeführt, in welchem sie mit den Signalen eines Überiagerungsoszillators 27 gemischt werden.

Ein am Ausgang des Mischers 33 zur Verfügung stehendes ZF-Signal wird in einem ZF-Verstärker verstärkt und anschließend in einem Detektor 37 demoduliert. Das demodulierte und in einem NF-Verstärker 40 verstärkte Signal wird sodann zur Ansteuerung eines Lautsprechers 42 verwendet.

Der Antennen-Resonanzkreis 11 und Jer HF-Sr.hwingkreis 18 sind gleichartig aufgebaut und werden Tuch in der gleichen Weise abgestimmt, indem nämlich die an die Kathode der spannungsabhängig veränderlichen Kapazitäten 14 und 20 angelegte Gleichspannung geändert wird. Diese Gleichspannung wird über Entkopplungswiderstände 44 und 45 von einer Leitung 47 aus angelegt, die zu dem Ausgang einer Stabilisierungsschaltung 50 verläuft.

Um einen in seiner Gesamtheit elektronisch abstimmbaren HF-Empfänger zu schaffen, besitzt der Überlagerungsoszillator 27 einen Resonanzschwingkreis 70. in dem ebenfalls eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität 71 neben einem Trennkondensator 72 uiid einer in drei Wicklungsabschnittc unterteilten Spule 74 vorgesehen sind. Ferner ist ein weiterer Kondensator 75 zwischen den Verbinclungr·- ptinkt des Trennkondensators 72 und das eine Ende der Spule 74 gescharrt, wobei gleichzeitig ein weiterer die Sericnschaltung aus Trennkondensator und spannungsabhängig veränderlicher Kapazität überbrückender Kondensator 76 p.ach Masse liegt. Der Resonan/schwingkreis 70 ist. von den Kondensatoren 75 und 76 abgesehen, in gleicher Weise wie der Antennen-Resonanzkreis 11 und der HF-Schwing-.ϊ kreis 18 aufgebaut und wird auch in derselben Weise durch die von der Stabilisierungsschaltung 50 gelieferte Gleichspannung abgestimmt. Die Kondensatoren 75 und 76 sind notwendig, um zusätzliche Streukapazitäten vorzusehen und um den Resonanz-

schwingkreis 70 in der Weise abstimmen iu können, daß die Abstimmung synchron zu der des Antennen-Resonanzkreises 11 und des HF-Schwingkreises 18 erfolgt.

Das aktive Element des Überlagerungsoszillators 27 besteht aus einem PNP-Transistor 80, an dem eine Betriebsspannung anliegt, die an der Stabilisierungsschaltung 50 abgegriffen und der Basis über einen Widerstand 81 und dem Emitter über einen Widerstand 82 zugeführt wird T)ie Basis des Transi-

stors 80 ist ferner über einen Widerstand 83 mit Masse verbunden.

Für den Betrieb eines Resonanzschwingkreises, bei welchem spannungsabhängig veränderliche Kapazitäten. 1. B. in der Form von Varaktor-Dioden Verwendung finden, ist es wünschenswert, die Wechselspannung an der Diode auf eine möglichst kleine Amplitude zu begrenzen, da die Diode bei hohen Wechselstromsignalpegeln dazu neigt, diese Signale gleichzurichten. Dies verursacht eine Änderung der an der Diode in Erscheinung tretenden Vorspannung, welche ihrerseits eino Verstimmung des Resonanzschwingkreises bewirkt. Eine derartige Verstimmung würde eine erhebliche Verschlechterung der Funktionsweise des HF-Empfängers bewirken, da der Resonanzschwingkreis 70 eines derartigen Überlagerungsoszillators im Gleichlauf mit dem Antennen-Resonanzkreis 11 una dem HF-Schwingkreis 18 abgestimmt werden muß.

Wenn sich ein Schwingkreis im Resonanzzustand befindet, stellt er bekanntlich einen reinen ohmischen Widerstand dar. Wenn also ein solcher Schwingkreis als Resonanzsch'vingkreis 70 im Kollektorkreis eines Transistors angeordnet ist, bildet sich an ihm auf Grund des durch den Transistor fließenden Stromes ein erheblicher Spannungsabfall aus. Dieser Spannungsabfall wirkt auf die spannungsabhängig veränderliche Kapazuät 71 und bewirkt, wenn der Spannungsabfall groß genug ist, eine Verstimmung des Resonanzschwingkreises.

Ϊ« Da der Basisstrcrn eines Transi:^fors bei einem gegebenen Betriebspegel wesentlich niedriger ist als der Kollektorstrom. ist der vom Transistor gezogene und an dem im Basis-Emitterkreis angeordneten Resonanzschwingkreis 70 wirksame Strom wesentlich niedriger als bei einem Resonanzschwingkreis. der wie 70 aufgebaut, aber im Kollektorkreis des Transistors 80 angeordnet wäre. Damit kann der Spannungsabfall am Resonanzschwingkreis 70 wesentlich niedriger gehalten werden, als wenn der Rcsonanzschwing-

fio kreis im Kollektorkreis des Transistors angeordnet wäre.

Wenn der Basis-Emitterkreis eine. Transistors parallel zum Resonanzschwingkreis 70 liegt, wird die verhältnismäßig hohe Kapazität der Basi· .haltung

^r<~, im wesentlichen parallel zum Abstimmkondensator, d.h. ;:u der spannungsabhängig veränderlichen Kapazität 71 des ResonanzschwingkreNes geschaltet. Dannis ergibt sich, daß man eine um so größere De-

grenzung ties für eine gegebene spannungsabhängig veränderliche Kapazität 71 möglichen Abstimmberciches erhält, je größer die Kapazität dir Transistorschaltung ist. Es besteht somit ein Interesse, die vom Transistor 80 in den Resonanzschwingkreis 70 eingekuppelte Kapazität so weit wie möglich zu verringern. Dies wird durch die Verwendung der beiden Abgriffe 88 und 89 an der Spule 74 erzielt. Der Abgriff 88 wird über den Koppelkondcnsator 85 an die Basis und der Abgriff 89 über den Rückkopplungskondensator 87 an den Emitter des Transistors 80 angeschlossen. Da das Ausgangssignal des Resonanzschwingkreises 70 somit nur von einem Teil der Spule 74 erhalten wird, wird auch die eingekoppelte Kapazität des Transistors 80 nur an einem kleinen Abschnitt der Spule wirksam, so daß auch die auf die spannungsabhängig veränderliche Kapazität cingekoppelte Parallclkapazität entsprechend verringert wird. Die Abgriffe 88 und 89 sind so weit voneinander entfernt, daß ein gerade ausreichendes Signal vom Resonanzschwingkreis 70 zur Steuerung des Transistors 80 abgeleitet werden kann. Damit ist es möglich, die Schaltung im schwingenden Zustand zu halten, während ein größtmöglicher Abstimmbercich bei einer gegebenen spannungsabhängig veränderlichen Kapazität 71 zur Verfügung steht.

Um zu verhindern, daß eine veränderliche Belastung eventuell eine entsprechende Änderung der vom Transistor 80 auf die spannungsabhängig veränderliche Kapazität 71 einwirkenden Signale bewirkt, ist der Kollektor des Transistors 80 über einen Widerstand 90 mit Masse verbunden. Damit wird eine konstante (ikichstrombelastung für den Transistor 80 verursacht, so daß Laständerungen, wie sie bei einer Übertragerkopplung auftreten, keine Verschlechterung der Abstimmung des Resonanzschwingkreises 70 verursachen können.

Die vom Emitter des Transistors 80 erhaltenen Signale mit niedrigem Signalpegel werden über einen Koppel!".ondensa'ior 92 an die Basis eines als Verstärker geschalteten Transistors 93 angelegt. Der Emitter und die Basis dieses Transistors werden mit den nötigen Betriebsspannungen von einem Spannungsteiler aus versorgt, der aus zwei Widerständen 94 und 95 besteht und von der Stabilisierungsschaltung 50 gespeist wird. Das an den Emitter des Transistors 93 s über einen Koppelwiderstand 96 angelegte Potential wird vom Verbindungspunkt der Stabilisierungsschaltung 50 mit dem Widerstand 94 abgegriffen, wogegen der Kollektor des Transistors 93 über einen Widerstand 98 an Massepotential liegt.

ίο Die vom Kollektor des Transistors 93 abgegriffenen verstärkten Ausgangssignale werden über einen Koppelkondensator 100 an die Basis eines als Emitterfolger geschalteten NPN-Transistors 101 übertragen. Die Betriebsspannungen für die Basis und den

is Kollektor des Transistors 101 werden ebenfalls von einem Spannungsteiler abgegriffen, der aus drei Widerständen 102, 103 und 104 besteht, die an die Stabilisierungsschaltung 50 angeschaltet sind. Der Emitter des Transistors 101 liegt über einen Emitter-

ao widerstand 105 an Masse und über einen Koppelkondcnsator 107 am zweiten Eingang des Mischers 33.

Der als Verstärker geschaltete Transistor 93 ist notwendig, um den niedrigen Ausgangspcgel des Os-

a5 zillators s><if den erforderlichen Pegel anzuheben. Überdies wird der als Emitterfolger geschaltete Transistor 101 dazu benutzt, um den Mischer 33 von dem Überlagerungsoszillator zu entkoppeln. Dies ist deshalb vorgesehen, um einen Mitzieheffekt für das Oszillatorsignal zu verhindern, wenn nämlich auf Grund eines starken Eingangssignals an der Antenne 10 Gleichstromsignale an dem dem Resonanzschwingkreis zugewandten Eingang des Mischers 33 auftreten und auf den Resonanzschwingkreis 70 zu-Tückwirken. Wenn eine Entkopplung durch ckn Transistor 93 und den Emitterfolgertransistor 101 mit den entsprechenden Koppelschaltungen nicht verwendet würde, könnte eine Verstimmung des Resonanzschwingkreises 70 auf Grund von Schwankungen in dem reflektierten Gleichspannungspegel auftreten, der vom Mischer 33 aus auf der. Transistor 80 einwirkt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Überlagerungsoszillator-Transistorschaltung für einen elektronisch abstimmbaren HF-Empfänger mit einem durch eine spannungsabhängig veränderliche Kapazität abstiminbarea Resonanzschwingkreis und einer Stabilisierungsschaltung zur Lieferung der Abstimmspannung für die veränderliche Kapazität, dadurch gekennzeichnet, daß der die Oszillatorfrequenz bestimmende Resonanzschwingkreis (70) im Basis-Emitterkreis des Transistors (80) angeordnet ist, daß im Kollektorkreis des Transistors (80) ein konstanter Lastwiderstand (90) angeordnet ist und daß das vom Überlagerungsoszillator am Emitter des Transistors (80) gelieferte Ausgangssignal über :ine Entkopplungsschaltung (92, 93, 101, 107) an eine nachgeschaltete Stufe (33) des HF-Empfängers angeschlossen wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der konstante Lastwiderstand im Kollektorkreis des Transistors (80) aus einem ohmischen Widerstand besteht, der zwischen dem Kollektor des Transistors und Bezugspotential liegt.

3. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichne' daß die Entkopplungsschaltung einen mit dem Emitter des Transistors (80) des Überlagerungsoszillator wc -hselstromgekoppelten Transistorverstärker (93) umfaßt, dessen Ausgangssignal über einen \>echselstromgekoppelten und in Emitterschaltung betriebenen Transistor (101) an die als Mischer (33) ausgebildete nachgeschaltete Stufe des HF-Empfängers angeschlossen wird.

4. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Resonanzschwingkreis des Überlagerungsoszillators (27) eine zwei Abgriffe (88, 89) umfassende Spule (74) aufweist, daß die Basis des Transistors (80) des Überlagerungsoszillators mit dem einen Abgriff (88) und der Emitter des Transistors mit dem anderen Abgriff (89) verbunden ist und daß die beiden Abgriffe (88. 89) weit genug voneinander entfernt sind. um die für die Ansteuerung des Transistors erforderliche Energie zu liefern und daß schließlich die Abgriffe derart angeordnet sind, daß die in den Resonanzschwingkreis eingekoppelte Kapazität der Transistorschaltung auf ein Minimum reduziert ist.