DE918818C

DE918818C - Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines Oszillators

Info

Publication number: DE918818C
Application number: DEN5338A
Authority: DE
Inventors: Johannes Ensink; Willem Hermes
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1951-04-09
Filing date: 1952-04-06
Publication date: 1954-10-04
Also published as: CH304901A; BE510507A; NL86620C; FR1053502A; US2760073A

Description

Die Erfindung beziieht sich auf eine Synchronisierschaltung und bezweckt insbesondere, bei einer Schaltung mit einem Kristalloszillator, dem eine Synchronis'ierschwingungzugeführt wird, die Amplitude am Kristall unterhalb des Wertes zu halten, bei dem er überlastet wird.

Bei einem synchronisierten Kristalloszillator ist

bereits vorgeschlagen worden, die Amplitude der Synchronisierwechselspannung entsprechend dem

ίο Unterschied der Eigenfrequenz des Kristalls und der Synchronisierfrequenz selbsttätig nachzuregeln, um Überlastung des Kristalls zu verhüten, Man führt zu diesem Zweck dieKrisfallosziJlatorschwingung sowie die Synchronisierschwingung einer Phasenveirgleichsstufe zu, die eine vom Phasen- ^: " unterschied der beiden Schwingungen bestimmte Regelspannung erzeugt, mit deren Hilfe die Amplitude der dem Kristalloszillator zugeführten Synchronisationsschwingung geregelt wird.

Ein Nachteil dieser Schaltung liegt darin, daß, wenn dieKristalloszii-llatorfrequeiiz annähernd gleich der Synchroniiisierfrequenz ist, der Phasenunterschied der beiden Schwingungen etwa Null und die Amplitude der Synchronisierschwingung sehr klein wird, so daß die Phase der Oszillatorschwingung nicht stabilisiert, sondern leicht von äußeren Ursachen, wie z. B. Temperaturänderungen, beeinflußt wird.

Bei einer Schaltungsanordnung zur Synchronisierung eines Oszillators miiit Hilfe einer Phasenvergleichssrufe, in der eine vom Phasenunterschied zwischen der Oszillatorschwingung und einer synchronisierenden Schwingung abhängige Regelspannung erzeugt wird, wfcrd eine Überlastung eines

Schwingkristalls vermieden und auch bei, geringem Unterschied, zwischen der Frequenz der steuernden Schwingung und der Eigenfrequenz des Oszillators eine sichere Synchronisierung erreicht, wenn gemaß der Erfindung zwei Rückkopplungswege vorgesehen, sind, die din einer beiden Kopplungswegen gemeinsamen Impedanz um 90⁰ gegeneinander phasetiverschobene Ströme bzw. Spannungen erzeugen, und der Strom bzw. die Spannung des einen Rückkopplungsweges mit Hilfe der Regedspannung über einen Amplitudengegentaktmodulator ihrer Größe und Richtung nach gesteuert wird.

Es wurde nämlich festgestellt, daß für die Synchronisierung eines Oszillators, insbesondere eines Quarzoszillators, nur die Stromkomponente wirksam ist, die um + oder —90⁰ gegenüber der eigentlichen Rückkopplungsschwingung verschoben ist; das Vorzeichen, richtet sich danach, ob die Verstimmung gegenüber der Eigenfrequenz des Os-

ao zillators (Quarzes) nach oben oder nach unten erfolgen soll. Wenn man z. B. dem Quarz diie Synchronisierschwingung selbst zuführt, ergibt sich eine bestimmte Phasenverschiebung zwischen der synchronisierenden Schwingung und der vom Quarz erzeugten Schwingung, und man kann die synchronisierende Schwingung in zwei Komponenten aufteilen, deren eine mit der eigentlichen Rückkopplung in Phase ist und deren andere dagegen, um 90 ° verschoben ist; die phasengleiche Schwingungskomponente bewirkt eine Verstärkung der Rückkopplung, und die dazu senkrecht stehende Komponente ist diejenige, durch die eine Verstimmung erzielt wird. Der phasengleiche Anteil kann aber eine Überlastung des Quarzes hervorrufen, weil er eine verstärkte Rückkopplung bedeutet. Wenn man nun bei, einer Schaltungsanordnung, bei der dem Quarz die Synchronisierschwingung direkt zugeführt wird, zur Vermeidung von Überlastung die Amplitude der Synchronisierschwingung herabsetzt, verringert man gleichzeitig die synchronisierte Komponente, so daß diese nicht mehr ausreichend kräftig zur Verfügung steht.

Gemäß der Erfindung wird nur diie um 90⁰ verschobene synchroniiBierendei Komponente dem Quarz zugeführt, so daß eine Überlastung nicht in Betracht kommt.

Eine Schaltungsanordnung nach der Erfindung kann auch zweckmäßig sein zum Synchronisieren eines üblichen Oszillators ohne Kristall; in diesem FaU ergibt sich der Vorteisl, daß die Amplitude der Osziillatorschwingung bei zunehmendem Unterschied zwischen Oszillatoreigenfrequenz und Synchronisierfrequenz praktisch konstant bleibt.

Die Erfindung wird an, Hand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.

In der Zeichnung ist mliit 1 eineVerstärkerröhrebezeiohnet mit einer Colpitt-Rückkopplung 2 zwischen dem Gitter- und dem Kathodenkreis, in die ein Kristall 3 aufgenommen ist. Infolge dieser Rückkopplung wird der Verstärker in Selbsterregung versetzt, wobei die erzeugte Frequenz im wesentlichen miiit der Resonanzfrequenz des Kristalls 3 zusammenfällt. Außer diesem ersten Rückkopplungsweg 2, 3 ist ein zweiter Rückkopplungsweg vorgesehen mit einem mit dem Anodenkreis der Röhre 1 gekoppelten, um 90⁰ phasendrehenden Netzwerk 4 und einer zweiten Verstärkerröhre 5, deren Anodenkreis über einen Transformataro mit dem Gitterkreis der Röhre 1 gekoppelt iist.

Um eine Synchronisierung der vom Oszillator 1 erzeugten Schwingungen mit einer den Klemmen 7 zugeführten Synchronisierschwingung zu bewirken, wird diese Synchronisierschwingung sowie die an der S ekundärwicklung eines Anodentran sformators 8 erzeugte Oszillatorschwingung einer als Ringmodulator ausgebildeten Phasenverglaichsstufe 9 zugeführt, so daß am Ausgangsfilter 10 dieser Phasenvergleiichsstufe 9 eine Spannung entsteht, die dem Phasenunterschüed zwischen der Oszillatorschwingung der Röhre 1 und der Synchronisierschwingung an den Klemmen 7 entspricht. Diese Regelspannung wird zusammen mit der im Netzwerk 4 um 90⁰ in der Phase gedrehten Oszillatorschwiingung einem Gegmtaktamplitudenmodulator 11 zugeführt, der die Gleichrichter 12, 13 und einen Transformator 14 mit Mittelanzapfung enthält, dessen Sekundärwicklung mit dem Gitterkreis der Röhre 5 gekoppelt ist.

Die Wirkungsweise der Schaltung ist folgende: Wenn die Kriistallfrequenz und die Syndhronisierfrequenz praktisch gleich sind, zeigt es sich, daß kein Phasenunterschied zwischen der Oszillatorfrequenz und der Synchronisierfrequenz auftritt. In diesem Fall wird die Spannung am Filter 10 gleich Null sein, wodurch diie Amplitude der Oszillatorschwingung, die in der Sekundärwicklung des Transformators 14 erzeugt wird, ebenfalls gleich Null ist.

Sobald aber die Kristallfrequenz von der Syntihronisierfrequenz abweicht, wird auch ein entsprechender Phasenunterschied zwischen den der Phasenvergleichsstufe 9 zugeführten Schwingungen auftreten, so daß über dem Filter 10 eine Regelspannung entsteht. Diese bewirkt, daß der eine Gleichrichter, z. B. der Gleichrichter 12 des Modu,-lators 11, während eines längeren Teiles der Periode der Oszillatorwechselspannung als der andere Gleichrichter (13) leitend ist, so daß über die Röhre 5 dem Gittertransformator 6 der Röhre 1 eine mittels des phasendrehenden Netzwerkes 4 um 90⁰ in bezug _1U> auf die Osziillatorschwingung phasenverschobene Schwingung zugeführt wird, deren Amplitude mit zunehmendem Phaseiniunterschied zwischen, den Oszillatorschwingungen und der Synchronisierschwingung ansteigt und deren Vorzeichen mit dem Vorzeichen des Phasenunterschiedes ebenfalls wechselt.

Infolge dieses Phaeenunterschiedes von + 90⁰ oder —90⁰ zwischen der über den ersten Rückkopplungsweg 2, 3 und der über den zweiten Rückkopplungsweg 4, 5, 6 dem Kristall 3 zugeführten iao Oszillatorsohwingung enthält die synchronisierende Schwingung nun keine mit der ersten. Rückkopplung (2, 3) gleichphasige Komponente mehr; die eigentliche Rückkopplung von Energie auf den Quarz ist also nicht geändert, und die Amplitude des den Kristall 3 durchfließenden Stromes bleibt praktisch

konstant, so daß eine Überlastung des Kristalls nicht zu befürchten äst.

Um eiine bei zu großer Abweichung zwischen der Kristalleigenfrequenz und der Synchronisierfrequenz durch Außertrittfallen auftretende Phasenmodulation (Schwebung) des Oszillators ι zu vermeiden, kann man z. B. eine diesem Frequenzunterschied entsprechende Regelspannung erzeugen, die über ein Relais z. B. die Kopplung zwischen der Röhre 5 und dem Transformator 6 unterbricht.

Claims

Patentanspruch:

Schaltung zur Synchronisierung eines Oszillators mit Hilfe einer Phasenvergleichsstufe, in der eine vom Phasenunterschied zwischen der OszlMlatorschwingung und einer synchronisierenden Schwingung abhängige Regelspannung erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Rückkopplungswege vorgesehen sind, die in einer beiden Rückkopplungen gemeinsamen Impedanz um 90⁰ gegeneinander phasenverschobenei Ströme bzw. Spannungen erzeugen, und daß der Strom bzw. die Spannung des einen Rückkopplungsweges mit Hilfe der Regelspannung über einen Amplitudengegentaktmodulator ihrer Größe und Richtung nach gesteuert wird.

Angezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 806 555.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

> 9552 9.