DE4119738A1

DE4119738A1 - HF generator for laser or plasma device - has feedback amplifier circuit using power MOSFET receiving ignition and extinction pulses in alternation

Info

Publication number: DE4119738A1
Application number: DE4119738A
Authority: DE
Inventors: Ulrich Dipl Ing Hansen
Original assignee: DRESSLER HOCHFREQUENZTECHNIK G
Current assignee: Advanced Energy Industries GmbH
Priority date: 1991-06-15
Filing date: 1991-06-15
Publication date: 1992-12-17
Anticipated expiration: 2011-06-16
Also published as: DE4119738C2

Abstract

The HF generator has an amplifier circuit (16) with a feedback network (26) between its output and input. The amplifier circuit (16) uses a power MOSFET (38) supplied with positive and negative pulses (52,54) in alternation, at its gate (36), for initiating periodic conduction of the MOSFET (36). Pref. the ignition and extinction voltage pulses (52,54) fed to the MOSFET gate (36) have an amplitude which is a multiple of the gate threshold voltage of the power MOSFET (38), each pref. comprising needle pulses obtained by differentiating a rectangular voltage signal. ADVANTAGE - Provides HF energy with variable pulse ratio.

Description

Die Erfindung betrifft einen Hochfrequenz-Generator mit einer einen Eingang und einen Ausgang aufweisenden Ver stärkerschaltung mit einem Verstärkungsfaktor, einer Rückkopplungsschaltung, die einen mit dem Ausgang der Verstärkerschaltung gekoppelten Eingang und einen mit dem Eingang der Verstärkerschaltung gekoppelten Ausgang aufweist und mit einem Rückkoppelverstärkungsfaktor versehen ist, der größer oder gleich dem Kehrwert des Verstärkungsfaktors der Verstärkerschaltung ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum hochfrequenten Tasten oder Pulsen (Erzeugen und Unterdrücken) des Aus gangsspannungssignals eines rückgekoppelten, frei schwingenden Hochfrequenz-Generators mit einem MOSFET- Verstärkungstransistor.The invention relates to a high-frequency generator a ver having an input and an output amplifier circuit with a gain factor, one Feedback circuit that connects one with the output of the Amplifier circuit coupled input and one with output coupled to the input of the amplifier circuit has and with a feedback gain is provided, which is greater than or equal to the reciprocal of the Gain factor of the amplifier circuit is. Further The invention relates to a method for high-frequency Keys or pulses (generating and suppressing) the off output voltage signal of a feedback, free vibrating high-frequency generator with a MOSFET Amplification transistor.

Mit Hochfrequenz-Generatoren der eingangs genannten Art werden unter anderem Laser oder andere plasmaerzeugende Verbraucher angesteuert. Das Einsatzgebiet derartiger Verbraucher ist beispielsweise die Medizintechnik oder die Fertigungstechnik. Hier ist es oftmals wünschens wert, die von dem Hochfrequenz-Generator erzeugte Hoch frequenz-Energie im zeitlichen Verlauf mit variablem Tastverhältnis zu tasten, also zu pulsen oder allgemein zu modulieren.With high-frequency generators of the type mentioned are among other things lasers or other plasma generating Controlled consumers. The area of application of such The consumer is, for example, medical technology or the manufacturing technology. It is often desirable here worth the high generated by the high frequency generator frequency energy over time with variable Duty cycle to feel, i.e. to pulse or in general to modulate.

Hochfrequenz-Generatoren können prinzipiell nach zwei unterschiedlichen Konzepten aufgebaut sein. Bei dem sogenannten Verstärkerkonzept wird die Hochfrequenz leistung zunächst durch einen Quarzoszillator oder durch einen schwingheiß stabilisierten Oszillator im Kleinstpegelbereich erzeugt und in nachgeschalteten Verstärkerstufen, den sogenannten Vortreiber- und Trei berstufen verstärkt, um dann in der Endstufe auf den geforderten Leistungspegel verstärkt zu werden. Ein Pulsen oder Tasten der Hochfrequenzleistung ist durch Takten der Treiberverstärker schnell und einfach mög lich; die Pulsfrequenz ist nach oben durch die Mindest einschwingzeiten des Verstärkers begrenzt. Da der nach dem Verstärkerkonzept aufgebaute Hochfrequenz-Generator mehrere hintereinandergeschaltete Verstärkerstufen auf weist, addiert sich die Einschwingzeit zu "beträcht lichen" Werten auf, die ein Tasten im 100 KHz-Bereich nicht erlaubt.In principle, high-frequency generators can have two different concepts. In which the so-called amplifier concept is the high frequency performance first through a quartz oscillator or by an oscillatingly stabilized oscillator in the Smallest level range generated and in downstream Amplifier stages, the so-called pre-driver and Trei higher stages, then in the final stage to the required power level to be amplified. A Pulse or feel of the high frequency power is through The driver amplifiers can be clocked quickly and easily Lich; the pulse rate is up through the minimum settling times of the amplifier limited. Since the after the high-frequency generator based on the amplifier concept several cascaded amplifier stages the settling time adds up to "considerable "values that a button in the 100 kHz range not allowed.

Bei dem zweiten Konzept, nach dem ein Hochfrequenz- Generator arbeiten und aufgebaut sein kann, handelt es sich um den sogenannten freischwingenden Generator. Dieser besteht im wesentlichen aus einer Verstärker endstufe, die aber nicht als Endverstärker arbeitet, sondern deren Ausgang mit dem Eingang durch ein (frequenzselektives) Rückkopplungsnetzwerk rückgekop pelt ist. Während der Endverstärker den Verstärkungs faktor v aufweist, ist die Verstärkung des Rückkopp lungsnetzwerkes auf den Wert k eingestellt, wobeiThe second concept, according to which a high-frequency Generator can work and be built, it is the so-called free-floating generator. This essentially consists of an amplifier power amplifier, which does not work as a power amplifier, but their exit with the entrance through a (Frequency selective) feedback network pelt is. During the power amplifier the amplification has factor v, is the gain of the feedback tion network set to the value k, where

k × v < 1k × v <1

gilt. Ist die Oszillator-Rückkoppelbedingung für die Frequenz, bei der der Hochfrequenz-Generator schwingen soll, erfüllt, so schwingt die Verstärkerendstufe an und erzeugt die erforderliche Hochfrequenzleistung. Die Ausgangsleistung eines freischwingenden Generators ist lediglich durch Variation der Betriebsspannung möglich, da der Endverstärker stets in die Sättigung gerät und bis zur Betriebsspannung voll ausgesteuert ist. Ein Pulsen oder Tasten der Hochfrequenzleistung erfolgt durch entsprechende Pulsung oder Tastung der Betriebs spannung, oder, bei Röhrenbetrieb, durch Tastung eines Steuergitters, beispielsweise dem Schirmgitter. Bei einer derartigen Modulation der Betriebsspannung ist die Tastfrequenz (Modulationsfrequenz) wegen der "lang samen" Bauelemente recht gering. Bei Mehrelektroden röhren ist dagegen durch Tastung eines Steuergitters eine schnellere Pulsung möglich, die bis zu 10 KHz be tragen kann. Bei Leistungshalbleitern wie Transistoren oder Power-MOSFET-Transistoren fehlt eine derartige für den Pulsbetrieb geeignete Steuerelektrode. Der Wir kungsgrad eines freischwingenden Generators ist höher als derjenige eines nach dem Verstärkerkonzept aufge bauten Generators, da die Endstufe stets in der Sätti gung betrieben wird und keine leistungsbeanspruchenden Treiberstufen nötig sind, während beim Verstärkerkon zept-Generator wegen der diversen Treiberstufen der Gesamtwirkungsgrad schlechter ist als der Wirkungsgrad der Endstufe selber. applies. Is the oscillator feedback condition for the Frequency at which the high-frequency generator vibrates should be fulfilled, the amplifier output stage swings and generates the required high frequency power. The Output power of a free-running generator is only possible by varying the operating voltage, because the power amplifier always saturates and until the operating voltage is fully controlled. A Pulses or buttons of the high-frequency power take place by appropriate pulsing or tactile operation voltage, or, in tube operation, by pressing a Control grid, for example the screen grid. At such a modulation of the operating voltage the pulse frequency (modulation frequency) because of the "long seeds "components quite small. With multi-electrodes roaring, on the other hand, is by touching a control grid a faster pulsation possible, which can be up to 10 kHz can carry. For power semiconductors such as transistors or power MOSFET transistors, such is missing for control electrode suitable for pulse operation. The we efficiency of a free-running generator is higher than that one according to the amplifier concept built generator because the power amplifier is always in the satti is operated and no performance-demanding Driver stages are necessary while the amplifier con zept generator because of the various driver stages of the Overall efficiency is worse than efficiency the power amplifier itself.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Hoch frequenz-Generator zu schaffen, bei dem sich trotz Ver wendung von Halbleiterbauelementen hohe Modulations frequenzen der Hochfrequenz-Ausgangsleistung bei opti malem Wirkungsgrad des Hochfrequenz-Generators reali sieren lassen.The invention has for its object a high to create frequency generator, which despite Ver use of semiconductor components high modulation frequencies of the high-frequency output power at opti times the efficiency of the high-frequency generator reali let sieren.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird mit der Erfindung ein Hochfrequenz-Generator vorgeschlagen, der eine Verstär kerschaltung aufweist, deren Ausgang mit dem Eingang einer Rückkopplungsschaltung (direkt oder indirekt) gekoppelt ist, deren Ausgang wiederum mit dem Eingang der Verstärkerschaltung (ebenfalls direkt oder in direkt) gekoppelt ist. Während die Verstärkerschaltung eine Verstärkung v aufweist, ist die Rückkopplungs schaltung auf eine Verstärkung von k eingestellt. Bei (nach Betrag und Phase) erfüllter Rückkopplungsbedin gung schwingt der Hochfrequenz-Generator bei seiner Ausgangsfrequenz. Der erfindungsgemäße Hochfrequenz- Generator ist mit einem Power-MOSFET-Verstärkungs transistor versehen, der im wesentlichen die Verstär kerschaltung darstellt. Dem Steuer-(Gate-)Eingang des MOSFET-Verstärkungstransistors werden abwechselnd Zünd- und Löschimpulse vorzugsweise unterschiedlicher Polari tät zugeführt. Mit den Zündimpulsen wird an das Gate des MOSFET-Transistors eine Spannung angelegt, die be trächtlich größer ist als die Gate-Schwellwertspannung, so daß der MOSFET-Transistor in den leitenden Zustand versetzt wird. Demgegenüber wird dem Gate des MOSFET- Transistors mit den Löschimpulsen eine Löschspannung zugeführt, bei der der zuvor leitende Transistor in seinen nicht-leitenden Zustand übergeht. Die Impuls dauer sowohl der Zünd- als auch der Löschimpulse ist jeweils größer als die Einschwing- und/oder die Aus schwingzeitdauer der Verstärkerschaltung. To solve this problem, the invention High-frequency generator proposed an amplifier kerschaltung has, the output with the input a feedback circuit (direct or indirect) is coupled, the output of which in turn is connected to the input the amplifier circuit (also directly or in directly) is coupled. While the amplifier circuit has a gain v is the feedback circuit set to a gain of k. At (according to amount and phase) fulfilled feedback condition the high-frequency generator swings at its Output frequency. The high-frequency Generator is powered by a power MOSFET transistor provided, which is essentially the amplifier represents circuit. The control (gate) input of the MOSFET amplification transistors are alternately ignition and Erase pulses, preferably of different polarities act fed. With the ignition pulses to the gate of the MOSFET transistor a voltage is applied, which be is larger than the gate threshold voltage, so that the MOSFET transistor in the conductive state is moved. In contrast, the gate of the MOSFET Transistor with the erase pulses an erase voltage supplied, in which the previously conductive transistor in passes its non-conductive state. The impulse duration is both the ignition and the extinguishing pulses each larger than the transient and / or the off oscillation period of the amplifier circuit.

Für die Verstärkerschaltung (Endstufe) des erfindungs gemäßen Hochfrequenz-Generators wird ein Power-MOSFET- Transistor verwendet; derartige Transistoren lassen sich sowohl in konventionellen als auch in Hochfrequenz geeigneten Bauformen zur Erzeugung von Hochfrequenz energie im Bereich zwischen 1 bis 1000 MHz ideal ein setzen. Wie bei Bipolar-Transistoren fehlt auch bei MOSFET-Transistoren eine Steuerelektrode zur Modulation bzw. Pulsung oder Tastung. Durch Tastung der Betriebs spannungsenergie des MOSFET-Transistors lassen sich nur relativ geringe Modulationsfrequenzen der Hochfrequenz- Ausgangsleistung erzielen.For the amplifier circuit (output stage) of the Invention according to the high-frequency generator, a power MOSFET Transistor used; leave such transistors itself in both conventional and radio frequency suitable designs for generating high frequency energy in the range between 1 and 1000 MHz is ideal put. As with bipolar transistors, is also missing MOSFET transistors a control electrode for modulation or pulsation or palpation. By keying the operating voltage energy of the MOSFET transistor can only be relatively low modulation frequencies of the high-frequency Achieve output power.

Deshalb wird bei dem erfindungsgemäßen Hochfrequenz- Generator nicht die Betriebsspannung des MOSFET-Tran sistors getastet, sondern es werden an den Gate-Eingang des Transistors Impulse angelegt, die den Transistor abwechselnd zünden, d. h. von dem Sperrzustand in den leitenden Zustand überführen und löschen, d. h. von dem leitenden Zustand in den seinen Sperrzustand über führen. Während der Zündspannungsimpuls am Gate des MOSFET-Verstärkungstransistors anliegt, schwingt der Hochfrequenz-Generator an. Sobald die Zündspannung näm lich die Gate-Schwellwertspannung des MOSFET-Verstär kungstransistors von ca. 3 Volt überschritten hat, setzt wegen des steilen Kennlinienverlaufs (Abhängig keit des Drain-Stromes von der Gate-Source-Spannung) das Anschwellen des Drain-Stromes abrupt ein. Mit an steigendem Drain-Strom steigt auch der Verstärkungs faktor v. Da der Zündimpuls den MOSFET-Transistor voll kommen aussteuert, und zwar in einem stärkeren Maße als beim Schwingen des Hochfrequenz-Generators, wird das Rauschen am Eingang des MOSFET-Transistors übermäßig stark verstärkt, so daß der Hochfrequenz-Generator an schwingt. Bevor die Spannung des Zündimpulses wieder bis unterhalb der Gate-Schwellwertspannung abgesunken ist, ist der Hochfrequenz-Generator eingeschwungen und hält sich nun selbst aufrecht. Ohne Eingriff von außen würde der Hochfrequenz-Generator nun immer weiter schwingen. Zum Beenden dieses Schwingungsvorganges wird dem Gate-Eingang des MOSFET-Transistors ein Löschspan nungsimpuls zugeführt, dessen Amplitude größer ist als die Summe aus der Scheitelspannung der von dem MOSFET- Transistor im Oszillator-Betrieb zu verstärkenden Spannungssignals und der Gate-Schwellwertspannung. Die Löschspannung ist negativ, so daß der MOSFET-Transistor in jedem Falle aus dem leitenden Zustand in den nicht leitenden Sperrzustand überführt wird. Die Zeitdauer, für die der Löschimpuls eine Löschspannung aufweist, die betragsmäßig größer ist als oben angegeben, muß größer als die Ausschwingzeitdauer der Verstärkerschal tung sein, damit der MOSFET-Transistor in jedem Falle in den Sperrzustand übergegangen ist, wenn der Lösch impuls abgeklungen ist. Nach dem Anlegen des Löschspan nungsimpulses fließt in den MOSFET-Verstärkungstransis tor kein Ruhestrom mehr hinein, da dessen Gate-Spannung 0 Volt beträgt. Der Wirkungsgrad des erfindungsgemäßen Hochfrequenz-Generators weist deshalb den durch den Schaltungsaufbau maximal erzielbaren Wert auf.Therefore, in the high-frequency Generator does not operate the MOSFET Tran sistors keyed, but it will be at the gate input of the transistor pulses applied to the transistor alternately ignite, d. H. from the locked state to the Transfer and delete the conductive state, d. H. of the conductive state in its locked state to lead. During the ignition voltage pulse at the gate of the MOSFET amplifying transistor is present, the oscillates High frequency generator. As soon as the ignition voltage Lich the gate threshold voltage of the MOSFET amplifier kung transistor has exceeded about 3 volts, sets because of the steep characteristic curve (depending drain current from the gate-source voltage) the swelling of the drain current abruptly. With an increasing drain current also increases the gain factor v. Because the firing pulse is full of the MOSFET transistor come level, and to a greater extent than when the high-frequency generator vibrates, it will Excessive noise at the input of the MOSFET transistor strongly amplified so that the high frequency generator on swings. Before the voltage of the ignition pulse again dropped to below the gate threshold voltage the high-frequency generator has settled and now maintains itself. Without outside intervention the high frequency generator would go on and on swing. To end this vibration process an erase chip at the gate input of the MOSFET transistor voltage pulse, the amplitude of which is greater than the sum of the peak voltage of the MOSFET Transistor to be amplified in oscillator operation Voltage signal and the gate threshold voltage. The Erase voltage is negative, so the MOSFET transistor in any case from the conductive state to the not conductive blocking state is transferred. The length of time for which the erase pulse has an erase voltage, which is greater in amount than specified above, must greater than the decay time of the amplifier scarf device so that the MOSFET transistor in any case has entered the locked state when the deletion pulse has subsided. After creating the extinguishing chip voltage pulse flows into the MOSFET amplification transistor Tor no quiescent current into it because of its gate voltage Is 0 volts. The efficiency of the invention High-frequency generator therefore has the through Circuit structure maximum achievable value.

Neben der Erzielung eines maximalen Wirkungsgrades zeichnet sich der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Genera tor durch eine sehr gute Puls- oder Tastfähigkeit aus, wobei bei Ausgangssignalen im MHz-Bereich Tast frequenzen von vielen zig KHz leicht erreicht werden. Bei einem im Laborbetrieb praktisch aufgebauten Gene rator mit einer Ausgangsspannung im 100 MHz-Bereich konnten Tastfrequenzen von über 100 KHz erreicht wer den. Die Anstiegs- und Abfallzeiten der Hochfrequenz Hüllkurve des Ausgangssignals liegen dabei jeweils unter einer Mikrosekunde, was mit herkömmlichen Schal tungen bisher nicht erreicht werden konnte. Die Breite der hierbei verwendeten Zünd- und Löschimpulse liegt im Mikrosekunden-Bereich. Diese extrem kurzen (Trigger-) Impulse führen nicht zu einer thermischen Vernichtung des MOSFET-Transistors, obwohl wegen der Vollaussteue rung des MOSFET-Transistors bei Zündspannungen von 10 Volt und mehr extrem hohe Ströme fließen. Aufgrund dieser kurzzeitigen Vollaussteuerung (oder Vollsper rung) des MOSFET-Transistors schwingt dieser schnellst möglich an (ab), wobei die Einschwingzeiten (Aus schwingzeiten) lediglich durch die Form der Trigger impulse und den Gütefaktor des (nachgeschalteten) Induktivität-Kapazität-Schwingkreises begrenzt ist (Be triebsgüte Q). Bei Einsatz eines MOSFET-Verstärkungs transistor betragen die Einschwing- und Ausschwing zeiten etwa das Zwei- bis Fünffache der Periodendauer des Hochfrequenz-Ausgangssignals des Generators.In addition to achieving maximum efficiency stands out the high-frequency genera according to the invention very good pulse or tactile ability, where with output signals in the MHz range, touch frequencies of many tens of kHz can be easily reached. With a gene that is practically built up in laboratory operation rator with an output voltage in the 100 MHz range were able to reach touch frequencies of over 100 KHz the. The rise and fall times of high frequency Envelope of the output signal are in each case under a microsecond what with conventional scarf previously could not be achieved. The width the ignition and extinguishing pulses used here are in Microsecond range. These extremely short (trigger) Pulses do not lead to thermal destruction of the MOSFET transistor, although because of the full level tion of the MOSFET transistor at ignition voltages of 10 Volt and more extremely high currents flow. Because of this brief full control (or full lock tion) of the MOSFET transistor, it swings as quickly as possible possible on (down), the settling times (off oscillation times) only by the shape of the trigger impulses and the quality factor of the (downstream) Inductance-capacitance resonant circuit is limited (Be drive quality Q). When using a MOSFET amplification transistor are the transient and decay times about two to five times the period the high-frequency output signal of the generator.

Durch die Vollaussteuerung des MOSFET-Transistors bei Anlegen des Zündspannungsimpulses arbeitet dieser mit Verstärkungsfaktoren, die ein Vielfaches höher sind als der Nennverstärkungsfaktor. Damit ist sichergestellt, daß der Hochfrequenz-Generator auch bei Leistungsfehl anpassung anschwingt. Eine derartige Leistungsfehlan passung kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß die mit der Hochfrequenzleistung zu versorgende Last ihre Impedanz ändert, was bei plasmaerzeugenden Verbrauchern in Abhängigkeit von dem Betriebszustand, in dem sie betrieben werden, eintritt.By full control of the MOSFET transistor Applying the ignition voltage pulse works with it Gain factors that are many times higher than the nominal gain factor. This ensures that the high-frequency generator even in the event of power failure adaptation swings. Such a performance failure fit can be done, for example, that the load to be supplied with the high frequency power Impedance changes what happens to plasma-producing consumers depending on the operating state in which they operated, occurs.

Vorteilhafterweise betragen die Zünd- und die Lösch spannungen betragsmäßig ein Vielfaches der Gate Schwellwertspannung des MOSFET-Verstärkungstransistors, wobei bezüglich des Betrages der Löschspannung ferner gilt, daß diese deutlich größer ist als die Summe aus der Scheitelspannung des zu verstärkenden Spannungs signals und der Gate-Schwellwertspannung. Bei Einhal tung dieser Bedingungen ist stets ein zuverlässiges Zün den und ein zuverlässiges Löschen des MOSFET-Transis tors gegeben, mit der Folge, daß der MOSFET-Transistor aus seinem Sperrzustand in den leitenden Zustand und danach aus dem leitenden Zustand wieder in den Sperrzu stand überführt wird.The ignition and extinguishing are advantageously voltages are a multiple of the gate Threshold voltage of the MOSFET amplifying transistor, with respect to the amount of erasure voltage further applies that this is significantly larger than the sum of the peak voltage of the voltage to be amplified signals and the gate threshold voltage. With Einhal These conditions are always reliable and a reliable erase of the MOSFET transistor tors, with the result that the MOSFET transistor from its locked state to the conductive state and then from the conductive state back into the lock got transferred.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorge sehen, daß der Hochfrequenz-Generator im sogenannten Klasse C Betrieb arbeitet. Dem MOSFET-Verstärkungstran sistor wird also (zwischen den einzelnen Zünd- und Löschimpulsen) kein Ruhestrom zur Einstellung eines Arbeitspunktes zugeführt. Damit bleibt der MOSFET- Transistor auch dann ausgeschaltet, wenn der Lösch spannungsimpuls abgeklungen ist. Darüberhinaus weist der erfindungsgemäße Hochfrequenz-Generator einen recht hohen Wirkungsgrad auf, wenn er im Klasse C Betrieb arbeitet.In an advantageous development of the invention is pre see that the high-frequency generator in the so-called Class C operation works. The MOSFET gain train sistor is thus (between the individual ignition and Quenching pulses) no quiescent current to set a Working point fed. This leaves the MOSFET Transistor turned off even when the erase voltage pulse has decayed. Furthermore points the high-frequency generator according to the invention a right high efficiency when operating in class C. is working.

Um bei angelegtem Zündspannungsimpuls ein zuverlässiges Einschwingen des Hochfrequenz-Generators und beim An legen des Löschspannungsimpulses ein zuverlässiges Aus schwingen des Hochfrequenz-Generators zu gewährleisten, ist gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin dung vorgesehen, daß die Zünd- und die Löschspannungs impulse jeweils mindestens bis zu zehnmal so groß sind wie die Einschwing- oder die Ausschwingzeitdauer der Verstärkerschaltung.To be a reliable one when the ignition voltage pulse is applied Swinging in of the high frequency generator and on put the extinguishing voltage pulse a reliable off swing of the high frequency generator to ensure is the Erfin according to an advantageous development tion provided that the ignition and the extinguishing voltage impulses are at least up to ten times as large like the transient or decay period of the Amplifier circuit.

In vorteilhafter Weiterbildung der Erfindung ist vorge sehen, daß die Zünd- und die Löschimpulse als Nadel impulse vorliegen, die besonders vorteilhaft durch Differenzierung eines Rechteck-Spannungssignals erzeugt werden, also betragsmäßig gleich groß sind und umge kehrte Polaritäten aufweisen. Der durch Differenzierung mittels Filterung eines Rechteck-Spannungssignals in einem Hochpaß-Filter erzeugte Nadelimpuls weist eine steile Anstiegsflanke und eine weniger steile Abfall flanke auf. Bei einem derartigen Nadelimpuls sollte dafür gesorgt werden, daß die Zündspannung und die Löschspannung jeweils für eine Zeitdauer anliegen, die mindestens bis zu fünfmal so lang ist wie die Ein schwing- oder die Ausschwingzeitdauer der Verstärker schaltung, so daß immer ein zuverlässiges Ein- oder Ausschwingen gegeben ist.In an advantageous development of the invention is pre see that the ignition and the extinguishing pulses as a needle impulses are present that are particularly advantageous through Differentiation of a square wave voltage signal generated are the same size and vice versa have reversed polarities. The one by differentiation by filtering a square wave voltage signal in a high-pass filter generated needle pulse has one steep rising edge and a less steep descent flank on. With such a needle pulse to ensure that the ignition voltage and Apply extinguishing voltage for a period of time that is at least up to five times as long as the one oscillation or decay time of the amplifier circuit, so that always a reliable on or Decay is given.

Vorzugsweise ist bei dem erfindungsgemäßen Hoch frequenz-Generator eine Pulsung der Hochfrequenz-Aus gangsleistung mit variabler Frequenz möglich. Hierzu ist die Frequenz der Zünd- und der Löschimpulse ein stellbar, indem entweder die Zeit zwischen einem Zünd impuls und einem darauf folgenden Löschimpuls und/oder die Zeit zwischen einem Löschimpuls und einem darauf folgenden Zündimpuls einstellbar ist.Preferably, the high according to the invention frequency generator pulsing the high frequency off power output with variable frequency possible. For this is the frequency of the ignition and the extinguishing pulses adjustable by either the time between an ignition impulse and a subsequent delete impulse and / or the time between an erase pulse and one on it following ignition pulse is adjustable.

Nachfolgend wird anhand der Figuren ein Ausführungsbei spiel der Erfindung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:An embodiment is described below with reference to the figures game of the invention explained in more detail. In detail demonstrate:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Hochfrequenz-Genera tors mit angeschlossener Last, Fig. 1 is a block diagram of a high-frequency genera tors with connected load,

Fig. 2a bis 2c den Zeitverlauf der Spannungssignale an den in Fig. 1 mit a, b und c gekennzeichneten Stellen des Blockschaltbildes und FIG. 2a to 2c, the time course of the voltage signals at the marked points in FIG. 1 a, b and c of the block diagram and

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab die beiden an dem Ein gang des MOSFET-Transistors der Schaltung nach Fig. 1 anliegenden Signale beim Zünden und beim Löschen des MOSFET-Transistors. Fig. 3 on an enlarged scale the two at the input of the MOSFET transistor of the circuit of FIG. 1 applied signals when igniting and when deleting the MOSFET transistor.

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Hochfrequenz- Generators 10 dargestellt, an dessen Ausgang 12 eine beispielsweise plasmaerzeugende Last 14 (Gas-Laser, Sputter-Anlage o. dgl.) angeschlossen ist. Der Hoch frequenz-Generator 10 ist nach Art eines freischwingen den Generators aufgebaut und besteht im wesentlichen aus einer Verstärkerschaltung 16, deren Ausgang 18 mit dem Eingang 20 eines ersten Anpassungsnetzwerks 22 ver bunden ist. Der Ausgang des Anpassungsnetzwerks 22 bil det den Ausgang 12 des Hochfrequenz-Generators 10. Der Ausgang des Anpassungsnetzwerks 22 ist ferner mit dem Eingang 24 eines frequenzselektiven Rückkopplungsnetz werks 26 verbunden. Das Rückkopplungsnetzwerk 26 weist einen Ausgang 28 auf, der mit dem Eingang 30 der Ver stärkerschaltung 16 gekoppelt ist. An seinem Eingang 30 weist die Verstärkerschaltung 16 ein zweites Anpas sungsnetzwerk 32 auf, dessen Ausgang 34 mit dem Gate- Anschluß 36 eines Power-MOSFET-Transistors 38 verbunden ist. Der Source-Anschluß 40 des MOSFET-Transistors 38 ist mit Masse verbunden, während der Drain-Anschluß 42 den Ausgang 18 der Verstärkerschaltung 16 bildet.In Fig. 1 is a block diagram of a high-frequency generator 10 is shown at its output 12 a, for example, plasma generating load 14 (gas laser, sputter system o. The like.) Is connected. The high-frequency generator 10 is constructed in the manner of a free-swinging generator and consists essentially of an amplifier circuit 16 , the output 18 of which is connected to the input 20 of a first adaptation network 22 . The output of the adaptation network 22 forms the output 12 of the high-frequency generator 10 . The output of the adaptation network 22 is also connected to the input 24 of a frequency-selective feedback network 26 . The feedback network 26 has an output 28 which is coupled to the input 30 of the amplifier circuit 16 . At its input 30 , the amplifier circuit 16 has a second adaptation network 32 , the output 34 of which is connected to the gate terminal 36 of a power MOSFET transistor 38 . The source terminal 40 of the MOSFET transistor 38 is connected to ground, while the drain terminal 42 forms the output 18 of the amplifier circuit 16 .

Das Rückkopplungsnetzwerk 26 arbeitet bei einem (ein stellbaren) Rückkopplungsverstärkungsfaktor k (Rück wärtsverstärkung), der etwas größer ist als der Kehr wert des Verstärkungsfaktors v (Vorwärtsverstärkung) der Verstärkerschaltung 16 bzw. des MOSFET-Transistors 38. Damit gilt:The feedback network 26 operates at a (adjustable) feedback gain k (reverse gain) which is slightly larger than the reciprocal of the gain v (forward gain) of the amplifier circuit 16 or the MOSFET transistor 38 . The following applies:

k × v < 1.k × v <1.

(Genauer gesagt muß der Rückkopplungsfaktor k größer als das Produkt der Verstärkungsfaktoren der beiden Anpassungsnetzwerke 22, 32 und des MOSFET-Transistors 38 sein.)(More specifically, the feedback factor k must be greater than the product of the gain factors of the two matching networks 22 , 32 and the MOSFET transistor 38. )

Neben der zum selbsttätigen Schwingen des Hochfrequenz- Generators 10 erforderlichen betragsmäßigen Erfüllung der Schwingbedingung muß diese auch bezüglich der Phase erfüllt sein. Die Phasendrehung, die ein am Eingang 30 der Verstärkerschaltung 16 anstehendes Signal erfährt, muß 360° oder ein Vielfaches davon betragen. Eine Phasendrehung erfährt das Signal in den beiden Anpas sungsnetzwerken 22, 32, dem MOSFET-Transistor 38 und dem Rückkopplungsnetzwerk 26. Die Phasenverschiebung im Rückkopplungsnetzwerk 26 ist einstellbar, so daß über das Rückkopplungsnetzwerk 26 die Schwingbedingung durch die Phasenverschiebungseinstellung auch bezüglich ihrer Phase erfüllt werden kann.In addition to the amount-wise fulfillment of the oscillation condition required for the automatic oscillation of the high-frequency generator 10 , this must also be fulfilled with regard to the phase. The phase rotation which a signal is present at the input 30 of the amplifier circuit 16 must be 360 ° or a multiple thereof. The signal undergoes a phase shift in the two matching networks 22 , 32 , the MOSFET transistor 38 and the feedback network 26 . The phase shift in the feedback network 26 is adjustable, so that the oscillation condition can also be fulfilled with respect to its phase by the phase shift setting via the feedback network 26 .

Die Anpassungsnetzwerke 22 und 32 sowie das Rückkopp lungsnetzwerk 26 sind aus passiven reaktiven Bauelemen ten (Induktivitäten, Kapazitäten) aufgebaut. Dabei hat das zweite Anpassungsnetzwerk 32 die Aufgabe der Leistungsanpassung der Ausgangsleistung des Rückkopp lungsnetzwerkes 26 an die Eingangsleistung des MOSFET- Transistors 38. Die Verbindung des Ausganges 28 des Rückkopplungsnetzwerkes 26 mit dem Eingang 30 der Ver stärkerschaltung 16 erfolgt normalerweise über eine 50 Ohm Koaxial-Leitung, weshalb mit dem Anpassungsnetzwerk 32 auch die Impedanz der Koaxial-Leitung auf die Ein gangsimpedanz des MOSFET-Transistors 38 transformiert wird. Die Aufgabe des ersten Anpassungsnetzwerkes 22 besteht in der Leistungsanpassung der Ausgangsleistung des MOSFET-Transistors 38 an die von der Last 14 und dem Rückkopplungsnetzwerk 26 aufgenommenen Leistungen. Auch im ersten Anpassungsnetzwerk 22 erfolgt eine Impe danztransformation, und zwar wird die Ausgangsimpedanz des MOSFET-Transistors 38 auf die Gesamtimpedanz aus Last 14 und Rückkopplungsnetzwerk 26 transformiert.The adaptation networks 22 and 32 and the feedback network 26 are constructed from passive reactive components (inductors, capacitors). The second adaptation network 32 has the task of adapting the output power of the feedback network 26 to the input power of the MOSFET transistor 38 . The connection of the output 28 of the feedback network 26 to the input 30 of the amplifier circuit 16 is normally done via a 50 ohm coaxial line, which is why the matching network 32 also transforms the impedance of the coaxial line to the input impedance of the MOSFET transistor 38 . The task of the first matching network 22 is to match the power of the output power of the MOSFET transistor 38 to the powers absorbed by the load 14 and the feedback network 26 . An impedance transformation also takes place in the first matching network 22 , specifically the output impedance of the MOSFET transistor 38 is transformed to the total impedance of the load 14 and the feedback network 26 .

Der MOSFET-Transistor 38 arbeitet im Klasse C Betrieb, d. h. seinem Gate 36 werden keine Gleichspannungen zur Überführung des Transistors 38 in einen Arbeitspunkt zugeführt. Am Gate 36 liegen also bis auf die nachfol gend zu beschreibenden Zünd- und Löschspannungsimpulse keine (Gleich-) Spannungen an, die dem von dem MOSFET- Transistor 38 zu verstärkenden (Nutz-)Signal überlagert werden.The MOSFET transistor 38 operates in class C mode, ie no DC voltages are supplied to its gate 36 for converting the transistor 38 into an operating point. At gate 36 there are no (direct) voltages which are superimposed on the (useful) signal to be amplified by MOSFET transistor 38 except for the ignition and erasing voltage pulses to be described below.

Die Verstärkerschaltung 16 ist mit einer Triggerimpuls signal-Erzeugungsschaltung 44 versehen, die einen Rechtecksignal-Generator 46 und eine diesem nachge schaltete Differenzierschaltung 48 aufweist. Der Aus gang 50 der Differenzierschaltung 48 ist mit dem Gate 36 des MOSFET-Transistors 38 verbunden. In der Diffe renzierschaltung 48, bei der es sich um ein als RC- Glied ausgebildetes Hochpaß-Filter handelt, wird das Rechtecksignal 49 der Frequenz f_ST in eine Folge von paarweise aufeinanderfolgenden nadelförmigen Trigger impulsen entgegengesetzter Polarität derselben Frequenz umgesetzt. Die Größe der Rechteckspannung beträgt ca. 10 Volt oder mehr, so daß an den positiven Flanken des Rechteckspannungsverlaufs positive und an den negativen Flanken negative Triggerimpulse entstehen. Die posi tiven Triggerimpulse, deren Amplitude ebenfalls ca. 10 Volt oder mehr beträgt, werden zum "Zünden" des MOSFET- Transistors 38 verwendet (Zündspannungsimpuls 52), während die negativen Triggerimpulse, deren Amplitude ca. -10 Volt oder weniger beträgt, zum "Löschen" des MOSFET-Transistors 38 verwendet werden (Löschspannungs impulse 54).The amplifier circuit 16 is provided with a trigger pulse signal generation circuit 44 , which has a square-wave signal generator 46 and a differentiation circuit 48 connected downstream thereof. From the output 50 of the differentiating circuit 48 is connected to the gate 36 of the MOSFET transistor 38 . In the differentiating circuit 48 , which is a high-pass filter designed as an RC element, the square-wave signal 49 of the frequency f _{ST is converted} into a sequence of pairs of successive needle-shaped trigger pulses of opposite polarity of the same frequency. The size of the square-wave voltage is approximately 10 volts or more, so that positive trigger pulses occur on the positive edges of the square-wave voltage curve and negative trigger pulses on the negative edges. The positive trigger pulses, the amplitude of which is also approximately 10 volts or more, are used to "ignite" the MOSFET transistor 38 (ignition voltage pulse 52 ), while the negative trigger pulses, the amplitude of which is approximately -10 volts or less, " Erase "of the MOSFET transistor 38 are used (erase voltage pulses 54 ).

Die Arbeitsweise des Hochfrequenz-Generators 10 wird anhand der Figuren nachfolgend beschrieben. Dabei sei darauf hingewiesen, daß die Relationen der Signale in den Fig. 2a bis 2c und 3 nicht maßstabsgerecht wieder gegeben sind. Während die Frequenz der Ausgangsspannung (Fig. 2c) und die Frequenz des dem MOSFET-Transistor rückgekoppelten Nutzsignals (Fig. 2b) im 100 MHz-Be reich liegt, liegt die Tastfrequenz (Fig. 2a) im 100 KHz-Bereich, wobei die in Fig. 2b dargestellten positi ven und negativen Nadelimpulse eine Dauer im Mikro sekunden-Bereich aufweisen. Zu Fig. 3 sei noch ange merkt, daß in dieser Figur lediglich die beiden dem Gate des MOSFET-Transistors 38 zugeführten Signale, nämlich die Nadelimpulse und das Nutzsignal einge zeichnet sind, ohne daß in Fig. 3 das sich aus dieser Überlagerung ergebende Gesamtsignal wiedergegeben ist.The mode of operation of the high-frequency generator 10 is described below with reference to the figures. It should be noted that the relationships of the signals in FIGS. 2a to 2c and 3 are not reproduced to scale. While the frequency of the output voltage ( FIG. 2c) and the frequency of the useful signal fed back to the MOSFET transistor ( FIG. 2b) is in the 100 MHz range, the pulse frequency ( FIG. 2a) is in the 100 KHz range, the in Fig. 2b shown positive and negative needle pulses have a duration in the microsecond range. Are to Fig. 3, it should be noted that in this figure, only the two of the gate of the MOSFET transistor 38 supplied signals, namely, the needle pulses and the useful signal is distinguished, without being reproduced in Fig. 3, the situation resulting from this superposition total signal is.

Beim Anlegen eines Zündspannungsimpulses 52, dessen Amplitude deutlich größer als (nämlich beispielsweise ca. dreimal so groß wie) die Gate-Schwellwertspannung des Power-MOSFET-Transistors 38 von etwa 3 Volt ist, wird der MOSFET-Transistor 38 voll ausgesteuert. Das Eigenrauschen der Verstärkerschaltung 16 am Gate 36 des MOSFET-Transistors 38 wird verstärkt, wobei zu beachten ist, daß der Verstärkungsfaktor bei voller Aussteuerung des MOSFET-Transistors 38 durch den Zündimpuls 52 deut lich größer ist als bei der Nennansteuerung während des späteren Oszillator-Betriebes (in Fig. 3 ist die Aus wirkung dieser überhöhten Verstärkung auf das rückge koppelte Nutzsignal am Gate des MOSFET-Transistors 38 nicht dargestellt). Das von dem MOSFET-Transistor 38 verstärkte Nutzsignal weist auch hinter dem Rückkopp lungsnetzwerk 26 eine Verstärkung auf, die deutlich größer als (etwa drei- bis fünfmal so groß wie) im Nennbetrieb ist (die Gesamtverstärkung des aus der Ver stärkerschaltung, den Anpassungsnetzwerken und dem Rückkopplungsnetzwerk bestehenden Schleife ist etwas größer als 1, was durch entsprechende Einstellung des Rückkopplungsnetzwerkes erzielt wird). Das dem Gate des MOSFET-Transistors 38 rückgeführte Nutzsignal 56 wird wieder mit einem überhohen Verstärkungsfaktor ver stärkt, so daß der Hochfrequenz-Generator 10 schnellst möglich anschwingt, was im übrigen auch bei Fehlanpas sung der Last 14 an den Hochfrequenz-Generator 10 sichergestellt ist. Die Einschwingzeitdauer T_EIN be trägt etwa das Zwei- bis Fünffache der Periodendauer des Hochfrequenz-Ausgangssignals bei der Nennfrequenz f_HF (der Wert 2 bis 5 ist dabei durch den Power-MOSFET- Transistor und die Betriebsgüte des Induktivität-Kapa zität-Gesamtschwingkreises bestimmt). Damit der Hoch frequenz-Generator 10 sicher anschwingt, sollte die Zeitspanne, innerhalb derer der Zünd-Nadelimpuls 52 eine Spannung aufweist, die deutlich größer als die Gate-Schwellwertspannung ist, mindestens etwa das Fünf fache der Einschwingzeitdauer T_EIN betragen.When an ignition voltage pulse 52 is applied , the amplitude of which is significantly greater than (namely, for example, approximately three times as large) the gate threshold voltage of the power MOSFET transistor 38 of approximately 3 volts, the MOSFET transistor 38 is fully driven. The inherent noise of the amplifier circuit 16 at the gate 36 of the MOSFET transistor 38 is amplified, it being noted that the gain full modulation of the MOSFET transistor 38 by the ignition pulse 52 interpreting is Lich larger than the rated drive during the later oscillator operation (In Fig. 3, the effect of this excessive gain on the feedback feedback signal at the gate of the MOSFET transistor 38 is not shown). The useful signal amplified by the MOSFET transistor 38 also has a gain behind the feedback network 26 which is significantly greater than (about three to five times as large) in nominal operation (the total gain of the amplifier circuit, the matching networks and the like Feedback network existing loop is slightly larger than 1, which is achieved by appropriate setting of the feedback network). The feedback of the gate of the MOSFET transistor 38 useful signal 56 is again reinforced with an excessive gain factor, so that the high-frequency generator 10 swings as quickly as possible, which is also ensured in the event of incorrect adjustment of the load 14 to the high-frequency generator 10 . The settling time period T _EIN is about two to five times the period of the high-frequency output signal at the nominal frequency f _HF (the value 2 to 5 is determined by the power MOSFET transistor and the quality of operation of the inductance-capacitance overall resonant circuit) . In order for the high-frequency generator 10 to oscillate safely, the time period within which the ignition needle pulse 52 has a voltage that is significantly greater than the gate threshold voltage should be at least about five times the settling time period T _ON .

Der in den Figuren dargestellte Hochfrequenz-Generator 10 soll bei einer Frequenz im 100 MHz-Bereich schwin gen, seine Einschaltzeitdauer T_EIN beträgt also etwa 2/100 bis 5/100 Mikrosekunden. Ein Nadelimpuls im Mikrosekunden-Bereich und einer Amplitudenspannung von ca. 10 Volt genügen, um diesen Hochfrequenz-Generator 10 anschwingen zu lassen. Wie man in Fig. 3 erkennen kann, ist der Hochfrequenz-Generator 10 nach etwa 5/100 Mikrosekunden (50 Nanosekunden) eingeschwungen. Dies ist ein Wert, der um mehrere Größenordnungen kleiner ist als der bei konventionellen Hochfrequenz-Generato ren erzielbare Wert und darüberhinaus bei derartigen Hochfrequenz-Generatoren bisher nicht erreicht werden konnte. Bei derartig kurzen Anstiegszeitdauern kann das Ausgangssignal 58 des Hochfrequenz-Generators bei einer Frequenz gepulst oder getastet werden (im Ausführungs beispiel im 100 KHz-Bereich), die lediglich etwa zwei bis drei Größenordnungen kleiner ist als die Ausgangs signalfrequenz, wobei die an die Pulsung oder Tastung gestellte Forderung nach einer rechteckförmigen Einhül lenden 60 des gepulsten Hochfrequenz-Ausgangssignals (Anstiegs- und Abfallzeiten um Größenordnungen kleiner als die Pulsdauer des Hochfrequenz-Signals) erfüllt sind (s. Fig. 2c).The high-frequency generator 10 shown in the figures is intended to oscillate at a frequency in the 100 MHz range, its on-time T _ON is therefore approximately 2/100 to 5/100 microseconds. A needle pulse in the microsecond range and an amplitude voltage of approximately 10 volts are sufficient to cause this high-frequency generator 10 to oscillate. As can be seen in FIG. 3, the high-frequency generator 10 has settled after about 5/100 microseconds (50 nanoseconds). This is a value that is several orders of magnitude smaller than the value achievable with conventional high-frequency generators and, moreover, has not been able to be achieved with such high-frequency generators. With such short rise times, the output signal 58 of the high-frequency generator can be pulsed or keyed at a frequency (in the embodiment, for example, in the 100 KHz range) that is only about two to three orders of magnitude smaller than the output signal frequency, with the pulsation or Tacting demand for a rectangular Einhül lenden 60 of the pulsed high-frequency output signal (rise and fall times by orders of magnitude smaller than the pulse duration of the high-frequency signal) are met (see. Fig. 2c).

Die thermische Zeitkonstante eines Power-MOSFET-Tran sistors beträgt etwa 2 Millisekunden. Für eine wesent lich kürzere Zeit, d. h. für eine Zeitdauer im Mikro sekunden-Bereich, verträgt der MOSFET-Transistor jedoch einen wesentlich höheren Drain-Strom, so daß die ge waltsame Ansteuerung durch die entsprechend dimensio nierten Nadel-Zündimpulse nicht zu einer thermischen Zerstörung des MOSFET-Transistors führen.The thermal time constant of a power MOSFET train sistors is approximately 2 milliseconds. For an essential much shorter time, d. H. for a period of time in the mic seconds range, however, the MOSFET transistor tolerates a much higher drain current, so that the ge violent control by the corresponding dimensio nated needle firing pulses do not result in a thermal Destruction of the MOSFET transistor result.

Nachdem der Zündimpuls 52 abgeklungen ist, verbleibt der MOSFET-Transistor 38 in seinem leitenden Zustand, in den er zuvor durch den Zündimpuls "gewaltsam" über führt worden ist. Jetzt arbeitet der MOSFET-Transistor 38 im Klasse C Betrieb, d. h. an seinem Gate liegen gleichspannungsmäßig 0 Volt an.After the ignition pulse 52 has subsided, the MOSFET transistor 38 remains in its conductive state, into which it was previously “violently” carried out by the ignition pulse. Now the MOSFET transistor 38 is operating in class C mode, ie there are 0 volts at its gate.

Zur Beendigung der Pulsdauer, während derer der Hoch frequenz-Generator 10 die Nenn-Hochfrequenz-Ausgangs leistung liefert, wird dem Gate des MOSFET-Transistors 38 der negative Löschspannungsimpuls 54 zugeführt, dessen Amplitude betragsmäßig größer sein muß als die Scheitelspannung des dem Gate des MOSFET-Transistors 38 rückgekoppelten Nutzsignals 56. Bei einer typischer weise 5 Volt betragenden Scheitelspannung dieses rück geführten Nutzsignals 56 während des Oszillator-Betrie bes und einer Gate-Schwellwertspannung von ca. 3 Volt reicht der negative Löschspannungsimpuls mit der Ampli tude von -10 Volt (die von dem Rechteck-Generator 46 erzeugte Rechteckspannung 49 beträgt etwa 10 Volt) aus, um den MOSFET-Transistor 38 sicher vom leitenden Zu stand in den nicht-leitenden Sperrzustand zu überfüh ren. Auch dieser Vorgang erfolgt "gewaltsam" in einer extrem kurzen Zeit. Der Löschspannungsimpuls muß jedoch für eine Zeitdauer, die größer als die Ausschwingzeit dauer T_AUS ist, den oben definierten Löschspannungswert aufweisen. Bis zum Abklingen des ebenfalls im Mikro sekunden-Bereich liegenden Löschspannungsimpulses be tragsmäßig bis unterhalb der Summe aus der Scheitel spannung und der Gate-Schwellwertspannung ist dann jeg liches Schwingen des Hochfrequenz-Generators durch Sperren des MOSFET-Transistors 38 "erstickt" bzw. unterdrückt, so daß der Hochfrequenz-Generator 10 kein Ausgangssignal mehr liefert. Der MOSFET-Transistor 38 verbleibt in seinem Sperr- oder Aus-Zustand, bis der nächste Zündimpuls 52 (positiver Triggerimpuls) ange legt wird.To end the pulse duration during which the high-frequency generator 10 supplies the nominal high-frequency output power, the gate of the MOSFET transistor 38 is supplied with the negative erase voltage pulse 54 , the amplitude of which must be greater in magnitude than the peak voltage of the gate of the MOSFET -Transistor 38 feedback useful signal 56th With a typical peak voltage of 5 volts of this returned useful signal 56 during the oscillator operation and a gate threshold voltage of approximately 3 volts, the negative erase voltage pulse with the amplitude of -10 volts (generated by the square-wave generator 46) Rectangular voltage 49 is about 10 volts), in order to safely transfer the MOSFET transistor 38 from the conductive state to the non-conductive blocking state. This process also takes place “by force” in an extremely short time. The quenching voltage pulse must, however, have the above-defined quenching voltage value for a period of time which is longer than the decay time T _OFF . Until the extinction voltage pulse, which is also in the microsecond range, decays to below the sum of the peak voltage and the gate threshold voltage, any oscillation of the high-frequency generator is "choked" or suppressed by blocking the MOSFET transistor 38 , so that the high-frequency generator 10 no longer delivers an output signal. The MOSFET transistor 38 remains in its blocking or off state until the next firing pulse 52 (positive trigger pulse) is applied.

Lediglich in denjenigen Zeitabschnitten, in denen das Gate 36 des MOSFET-Transistors 38 durch die Zündimpulse 52 mit einer Gleichspannung versorgt wird, die oberhalb der Gate-Schwellwertspannung liegt, arbeitet der MOSFET-Transistor 38 nicht im Klasse C Betrieb, sondern im Klasse A, B oder AB Betrieb. Da diese Zeitabschnitte jeweils im Submikrosekunden- bis Mikrosekunden-Bereich liegen, ist der Wirkungsgrad des Hochfrequenz-Genera tors 10 recht hoch.Only in those periods in which the gate 36 of the MOSFET transistor 38 is supplied with a DC voltage by the ignition pulses 52 which is above the gate threshold voltage does the MOSFET transistor 38 not operate in class C operation, but in class A, B or AB operation. Since these periods are each in the sub-microsecond to microsecond range, the efficiency of the high-frequency generator 10 is quite high.

Claims

1. High frequency generator with

an amplifier circuit ( 16 ) having an input ( 30 ) and an output ( 12 ) with an amplification factor,
- A feedback circuit ( 26 ) having one with the output ( 12 ) of the amplifier circuit ( 16 ) coupled input ( 24 ) and one with the input ( 30 ) of the amplifier circuit ( 16 ) coupled output ( 28 ) and provided with a feedback gain which is greater than or equal to the reciprocal of the gain factor of the amplifier circuit ( 16 ), characterized in that
- That the amplifier circuit ( 16 ) for amplifying the input signal has a MOSFET amplifying transistor ( 38 ) and
- That the control input ( 36 ) of the MOSFET amplifier transistor ( 38 ) alternating ignition voltages supplying ignition pulses ( 52 ) and extinguishing voltages supplying extinguishing pulses ( 54 ) are supplied,
- The ignition voltage is selected such that the MOSFET amplifying transistor ( 38 ) changes to the conductive state, and the Löschspan voltage is selected such that the conductive MOSFET amplifying transistor ( 38 ) at its control input ( 36 ) to be amplified ver Voltage signal ( 56 ) changes to the non-conductive state, and
- The pulse duration of the ignition and the extinguishing pulses ( 52 , 54 ) is greater than the transient and decay time (T _ON , T _OFF ) of the feedback amplifier circuit ( 16 ).

2. Generator according to claim 1, characterized in that the extinguishing voltage is greater in magnitude than the sum of the peak voltage at the control input ( 36 ) of the MOSFET amplifying transistor ( 38 ) to be amplified voltage signal ( 56 ) and the gate threshold voltage of the MOSFET amplifying transistor ( 38 ).

3. Generator according to claim 1 or 2, characterized in that the ignition and the erase voltages amount to a multiple of the gate threshold voltage of the MOSFET amplifying transistor ( 38 ).

4. Generator according to one of claims 1 to 3, characterized in that an operating point quiescent current is not supplied to the control input ( 36 ) of the MOSFET amplifying transistor ( 38 ).

5. Generator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ignition and the extinguishing pulses ( 52 , 54 ) are each at least up to ten times as large as the transient or decay period (T _ON , T _OFF ) the feedback amplifier circuit ( 16 ).

6. Generator according to one of claims 1 to 5, characterized in that the ignition and the extinguishing pulses are each needle pulses, the Zeitver course is such that the ignition voltage and the extinguishing voltage are each applied for a period of time which is at least up to five times is as long as the transient or decay period (T _ON , T _OFF ) of the feedback amplifier circuit ( 16 ).

7. Generator according to claim 6, characterized in that the needle pulses are generated by differentiating a square wave voltage signal ( 49 ).

8. Generator according to one of claims 1 to 7, characterized in that the frequency of the ignition and the erase pulses ( 52 , 54 ) is adjustable.

9. Generator according to one of claims 1 to 8, characterized in that the ignition and extinguishing pulses ( 52 , 54 ) have opposite polarities.

10. A method for high-frequency generation and suppressing the output voltage signal of a feedback, free-floating high-frequency generator with a MOSFET amplifying transistor, in which

- The MOSFET amplifying transistor ( 38 ) from alternating by briefly pulse-like to put a multiple of the gate threshold value voltage ignition voltage in the conductive state and by briefly pulse-like application of an opposite polarity to the ignition voltage having extinguishing voltage that is greater in amount than the sum from the peak voltage of the signal to be amplified ( 56 ) and the gate threshold voltage from the conductive state to the blocking state and
- In the time between the application of the ignition and the erase pulses ( 52 , 54 ) to the control input ( 36 ) of the MOSFET amplifying transistor ( 38 ) only the signal to be amplified ( 56 ) which is to be amplified.