DE1075169B

DE1075169B - Load-independent oscillator:

Info

Publication number: DE1075169B
Application number: DENDAT1075169D
Authority: DE
Inventors: Berlin-Waidmannslust Dipl.-Phys. Dr. Eberhard Frisch
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Publication date: 1960-02-11

Description

DEUTSCHESGERMAN

Im Hauptpatent wurde die Aufgabe gelöst, einen Transistor- oder Röhrenoszillator anzugeben, dessen Frequenz unabhängig vom im allgemeinen komplexen Eingangsleitwert des angeschlossenen Verbrauchers ist.In the main patent, the problem was solved to specify a transistor or tube oscillator, the Frequency independent of the generally complex input conductance of the connected consumer is.

Zur Herleitung der Zusatzerfindung geht man von Fig. 2 des Hauptpatentes aus und gelangt bei Anwendung des T-Ersatzschaltbildes (Fig. 3 des Hauptpatentes) des dort enthaltenen Dreipols D zu der in Abb. 1 gezeigten Schaltung. Die Innenleitwerte der Röhre setzt man zunächst gleich Null.The derivation of the additional invention is based on Fig. 2 of the main patent and, when using the T equivalent circuit diagram (Fig. 3 of the main patent) of the three-pole D contained therein, the circuit shown in Fig. 1 is obtained. The inner conductance of the tube is initially set to zero.

Die Schaltung nach Abb. 1 besteht aus drei Teilen:The circuit according to Fig. 1 consists of three parts:

1. einem aktiven Dreipol A mit den Klemmen 5, 6, 7, welcher sich aus einer Röhre und einem Phasendrehglied (Übertrager) zusammensetzt,1. an active three-pole A with terminals 5, 6, 7, which is composed of a tube and a phase shift element (transformer),

2. einem passiven Vierpol B mit den Klemmen 1, 2, 3j 4, welcher aus dem Dreipol D mit den T-Ersatzwiderständen Z₁, %₂, %_s und dessen Abschlußleitwerten (S₁, ©₂ besteht,2. a passive four-pole B with terminals 1, 2, 3j 4, which consists of three-pole D with equivalent T resistors Z ₁ ,% ₂ ,% _s and its final _{conductance values (S 1} , © ₂ ,

3. dem Belastungsleitwert ®₆ (vorzugsweise Eingangsleitwert eines Verbrauchers).3. the load conductance ® ₆ (preferably the input conductance of a consumer).

Die Erfindung des Hauptpatentes ist: Die Frequenz des Oszillators wird dadurch vom komplexen Leitwert @_ö unabhängig gemacht, daß die Brücke %_v Z₃, (S₁, ©2 abgeglichen wird, daß also die durch den Vierpol B bewirkte Kopplung zwischen der Belastung ©_ö und Gitter-Kathoden-Strecke der Röhre aufgehoben wird.The invention of the main patent is: The frequency of the oscillator is characterized _ö from the complex conductance @ made independent in that the bridge% _v Z _3, (S _1, © 2 is adjusted, ie, that caused by the quadrupole B coupling between the load © _ö and grid-cathode section of the tube is canceled.

Der erfindungsgemäße Tatbestand des Hauptpatentes lautet, mathematisch ausgedrückt: Die Frequenz des in Abb. 1 gezeigten Oszillators ist belastungsunabhängig, wenn der Kopplungswiderstand (in der Vierpoltheorie als Kernwiderstand bezeichnet) des Netzwerkes B vom Klemmenpaar 3-4 zum Klemmenpaar 1-2 Null ist. (Es sei daran erinnert, daß der Kopplungswiderstand kein materieller Widerstand, sondern eine aus den das Netzwerk darstellenden materiellen Widerständen in bekannter Weise gebildete Funktion ist.)The inventive fact of the main patent is, expressed mathematically: The frequency of the oscillator shown in Fig. 1 is independent of the load if the coupling resistance (referred to as core resistance in the four-pole theory) of the network B from the pair of terminals 3-4 to the pair of terminals 1-2 is zero. (It should be remembered that the coupling resistance is not a material resistance, but a function formed in a known manner from the material resistances that represent the network.)

Als rückkoppelndes Netzwerk B mit dem Kopplungswiderstand Null zwischen Gitter-Kathoden-Strecke und Belastungswiderstand wird im Hauptpatent ein auf dem Brückenprinzip beruhender Vierpol, bestehend aus einem Dreipol D und den Leitwerten (S₁ und @₂ benutzt (Abb. 1).In the main patent, a four-pole, based on the bridge principle, consisting of a three-pole D and the conductance values (S ₁ and @ _{2) is} used as the feedback network B with zero coupling resistance between the grid-cathode path and the load resistance (Fig. 1).

Die Schaltung des Hauptpatentes besitzt zwei Nachteile :The circuit of the main patent has two disadvantages:

1. Weil die abgeglichene Brücke ein Vierpol ist, bei welchem die entkoppelten Klemmenpaare keine gemeinsame Klemme haben, dürfen nicht sowohl die Kathode als auch ein Pol des Belastungsleitwertes geerdet werden.1. Because the balanced bridge is a quadrupole, in which the decoupled terminal pairs do not have a common one Terminal, both the cathode and one pole of the load conductance must not be used be grounded.

2. Man benötigt stets ein Phasendrehglied, Vorzugs- weise einen Übertrager.2. A phase shift element is always required, preferably a transformer.

Belastungsunabhängiger OszillatorLoad-independent oscillator

Zusatz zum Patent 1 030 892Addendum to patent 1,030,892

Anmelder:
Standard Elektrik LorenzApplicant:
Standard electrical system Lorenz

Aktiengesellschaft,Corporation,

Stuttgart-Zuffenhaus en,Stuttgart-Zuffenhaus en,

Hellmuth-Hirth-Str. 42Hellmuth-Hirth-Str. 42

Dipl.-Phys. Dr. Eberhard Frisch, Berlin-Waidmannslust, ist als Erfinder genannt wordenDipl.-Phys. Dr. Eberhard Frisch, Berlin-Waidmannslust, has been named as the inventor

Das Ziel der Zusatzerfmdung ist, die Schaltung des Hauptpatentes so abzuändern, daß die Nachteile beseitigt werden. Die Schaltung des Hauptpatentes wird dazu folgendermaßen abgeändert:The aim of the additional invention is to modify the circuit of the main patent in such a way that the disadvantages are eliminated will. The circuit of the main patent is changed as follows:

Man ersetzt den Vierpol B des Hauptpatentes durch einen Vierpol B', bei welchem im Unterschied zur abgeglichenen Brücke zwei Klemmenpaare 8-10 und 9-10 mit einer gemeinsamen Klemme 10 gegeneinander entkoppelt sind (d. h. der Kopplungs widerstand ist Null). An das Klemmenpaar 8-10 legt man den Belastungsleitwert ©₆, an das Klemmenpaar 10-9 schließt man die Kathode bzw. (eventuell über ein Phasendrehglied) das Gitter und vorzugsweise einen Leitwert ©_a an. Dann liegt ein Pol des Belastungsleitwertes ©_& — wie gewünscht — auf Kathodenpotential und wird vorzugsweise geerdet. Der verbleibende vierte Pol 11 des Vierpols wird mit der Anode verbunden. Die so gebildete Schaltung zeigt Abb. 2.The four-pole B of the main patent is replaced by a four-pole B ', in which, in contrast to the balanced bridge, two pairs of terminals 8-10 and 9-10 are decoupled from each other with a common terminal 10 (ie the coupling resistance is zero). _{The load conductance © 6 is applied} to the pair of terminals 8-10, the cathode or (possibly via a phase rotating element) the grid and preferably a conductance © _{a are connected} to the pair of terminals 10-9. Then one pole of the load conductance © _& - as desired - is at cathode potential and is preferably earthed. The remaining fourth pole 11 of the quadrupole is connected to the anode. The circuit formed in this way is shown in Fig. 2.

Passive Dreipole, deren Kopplungswiderstand bei einer bestimmten Frequenz Null ist, sind in großer Zahl bekannt (z. B. überbrückte T-Glieder, ferner die Filter mit A^erlustkompensation bei der Frequenz eines Dämpfungspols). Aus einem solchen Dreipol erhält man einen im Oszillator verwendbaren Vierpol B', wenn man noch einen beliebigen, mit den drei Anschlüssen nicht zusammenfallenden vierten Anschluß am Dreipol anbringt.Passive three-pole connections, the coupling resistance of which is zero at a certain frequency, are known in large numbers (e.g. bridged T-elements, furthermore the filters with loss compensation at the frequency of a damping pole). A four-pole B 'which can be used in the oscillator is obtained from such a three-pole if any fourth connection which does not coincide with the three connections is attached to the three-pole.

Es ist die sogenannte Phasenbedingung der Oszillatoren bekannt, welche auf die erfindungsgemäße Schaltung angewandt besagt, daß der Oszillator nur mitThe so-called phase condition of the oscillators is known which affects the circuit according to the invention applied means that the oscillator is only using

909 729/304909 729/304

einer Frequenz schwingen könnte, bei- welcher der in den passiven Vierpol B' fließende Anodenstrom am Klemmenpaar 9-10 (Gitter—Kathode) eine gleichphasige Spannung erzeugen kann.could oscillate at a frequency at which the anode current flowing into the passive quadrupole B ' can generate an in-phase voltage at the pair of terminals 9-10 (grid-cathode).

Da man die Einspeisungsstelle 11 weitgehend beliebig wählt, wird diese Phasengleichheit im allgemeinen bei der Frequenz, bei welcher der Kopplungswiderstand erfindungsgemäß Null ist, nicht vorhanden sein, sondern ein Phasenwinkel φ=}=0.Since the feed point 11 is largely arbitrarily selected, this phase equality will generally not be present at the frequency at which the coupling resistance is zero according to the invention, but a phase angle φ =} = 0.

Dem Fachmann ist bekannt, daß sich die Gleichphasigkeit und damit die Erfüllung der Phasenbedingung bei der gewünschten Frequenz stets erreichen läßt, wenn man das Rückkopplungsnetzwerk durch ein zwischen den Ausgang 9-10 des passiven Vierpols und die Gitter-Kathoden-Strecke geschaltetes Phasendrehglied ergänzt, welches die Phasendrehung —φ an der rückgekoppelten Spannung vornimmt. Weniger aufwendig ist es jedoch, statt dessen den Abschlußleitwert ©_α zu variieren, bis die Schwingfrequenz mit der Frequenz übereinstimmt, bei welcher der Kopplungswiderstand Null ist. Der Kopplungswiderstand ändert sich beim Variieren von ©_a nicht. Die Schwingfrequenz der so hergestellten Schaltung ist unabhängig vom (komplexen) Belastungswert ©_ö.It is known to those skilled in the art that the in-phase condition and thus the fulfillment of the phase condition at the desired frequency can always be achieved if the feedback network is supplemented by a phase rotation element connected between the output 9-10 of the passive quadrupole and the grid-cathode path, which the phase rotation —φ makes the feedback voltage. However, it is less expensive _{to vary the final conductance α} instead until the oscillation frequency coincides with the frequency at which the coupling resistance is zero. The coupling resistance does not change when you vary © _a . The oscillation frequency of the circuit produced in this way is independent of the (complex) load value © _ö .

Statt der Röhre kann auch ein anderer aktiver Dreipol (z. B. ein Transistor) verwendet werden. Das Verhalten jedes aktiven Dreipols kann bekanntlich durch ein Ersatzschaltbild Abb. 3 beschrieben werden, in welchem die als Triode eingezeichnete Stromquelle keine Innenleitwerte besitzt. In diesem Fall ist erfindungsgemäß nicht zu verlangen, daß der Kopplungswiderstand des passiven Netzwerkes selbst verschwindet, sondern daß der Kopplungswiderstand des durch die am Klemmenpaar 9-11 bzw. 10-11 liegenden Innenleitwerte D₃ bzw. g}₂ ergänzten Netzwerkes Null ist.Instead of the tube, another active three-pole (e.g. a transistor) can be used. As is well known, the behavior of each active three-pole can be described by an equivalent circuit diagram in Fig. 3, in which the current source drawn as a triode has no internal conductance values. In this case it is not required according to the invention that the coupling resistance of the passive network itself disappears, but that the coupling resistance of the network supplemented by the internal conductance values D ₃ and g} ₂ on the pair of terminals 9-11 and 10-11 is zero.

Es folgt nun ein Ausführungsbeispiel für die Synthese eines erfindungsgemäßen belastungsunabhängigen Oszillators.An exemplary embodiment now follows for the synthesis of a load-independent according to the invention Oscillator.

Man geht aus von dem in Abb. 4 gezeigten überbrückten T-Glied als passiven Dreipol. Erfindungsgemäß müssen die Werte der Schaltelemente so gewählt werden, daß der Kernwiderstand bei der alsThe bridged T-link shown in Fig. 4 is assumed to be a passive three-pole. According to the invention the values of the switching elements must be chosen so that the core resistance at the as

Oszillatorfrequenz gewünschten Frequenz f= -^— Null ist. Das erfordertOscillator frequency desired frequency f = - ^ - zero. That requires

rechnet. ©_fl ergibt sich daraus als induktive Reaktanz ω Λ mitcalculates. © _fl results from this as inductive reactance ω Λ with

1 11 1

ωCwωCw

Damit ist das Prinzipschaltbild Abb. 5 festgelegt. Bei der Wahl der Werte der Schaltelemente berücksichtigt man noch die Amplitudenbedingung des ίο Oszillators, welche man in bekannter Weise berechnet zuThis defines the basic circuit diagram in Fig. 5. Considered when choosing the values of the switching elements one still has the amplitude condition of the ίο oscillator, which one calculates in a known way to

ω Cw ~2ω Cw ~ 2

s>-⁴ s> - ⁴

1 +1 +

ω C w ω C w

Z =Z =

2 O)² 2 O) ²

Als Anschlußstelle 11 für die Anode der Röhre (Pentode) wählt man die Verbindungsstelle des Widerstandes r und der Induktivität L, Man versieht das Netzwerk mit einem Abschlußleitwert @_a, welcher sich erfindungsgemäß aus der Phasenbedingung er-Nach der durch diese vier Formeln gegebenen Dimensionierungsvorschrift wurde ein 100-kHz-Oszillator mit dem Schaltbild Abb. 6 aufgebaut. Beim Abgleich der Spannungsübersetzung vom Klemmenpaar 8-10 zum Klemmenpaar 9-10 und damit desAs a connecting point 11 for the anode of the tube (pentode) is chosen, the connection point of the resistance R and the inductance L, It provides the network with a Abschlußleitwert @ _a which extends ER After the present inventor from the phase condition of the given through these four formulas dimensioning specification built a 100 kHz oscillator with the circuit diagram in Fig. 6. When comparing the voltage ratio from the pair of terminals 8-10 to the pair of terminals 9-10 and thus the

Kopplungswiderstandes auf Null wird die Röhre — ohne Versorgungsspannungen — in der Schaltung belassen, so daß die Röhrenkapazitäten mit erfaßt werden.Coupling resistance to zero is the tube - without supply voltages - in the circuit leave so that the tube capacities are also recorded.

Claims

Patent claims:

1. Modification of a load-independent oscillator in which a feedback and under Inclusion of its final conductance frequency-determining passive three-pole with an active one

Three-pole (amplifier tube, transistor) is connected together and this three-pole in one Branch contains the load and the core resistance of this three-pole, taking into account the Conductance of the active three-pole, measured from the terminals of the load to the connection terminals of the active three-pole, at which the oscillator frequency is zero, according to patent 1 030 892, characterized in that, that one terminal for connection to the load and one terminal for connection

Close to the input of the active three-pole, in particular those connected to the cathode are connected to the common triangle point that Furthermore, the feedback three-pole is supplemented to a four-pole so that the connection point from The output of the active three-pole is switched to an additional point within the three-pole, that taking into account the final conductance of the feedback network, the oscillation condition is satisfied.

2. Circuits according to claim 1, characterized in that a variable conductance is on the pair of terminals of the passive three-pole connected together with the input of the active three-pole is connected by changing it

the oscillator frequency can be set to the frequency at which the core resistance is zero is.

Considered publications:
German Patent No. 905 151;
U.S. Patent No. 2,439,245.

1 sheet of drawings

729/304 2. 60