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DE960728C - RC generator with frequency-calibrated fine tuning - Google Patents

RC generator with frequency-calibrated fine tuning

Info

Publication number
DE960728C
DE960728C DEW11386A DEW0011386A DE960728C DE 960728 C DE960728 C DE 960728C DE W11386 A DEW11386 A DE W11386A DE W0011386 A DEW0011386 A DE W0011386A DE 960728 C DE960728 C DE 960728C
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
frequency
resistor
capacitance
series
bridge
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DEW11386A
Other languages
German (de)
Inventor
Dr-Ing Guenther Hoffmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wandel U Goltermann O H G
Original Assignee
Wandel U Goltermann O H G
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wandel U Goltermann O H G filed Critical Wandel U Goltermann O H G
Priority to DEW11386A priority Critical patent/DE960728C/en
Application granted granted Critical
Publication of DE960728C publication Critical patent/DE960728C/en
Expired legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H03ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03BGENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/20Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator
    • H03B5/26Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator frequency-determining element being part of bridge circuit in closed ring around which signal is transmitted; frequency-determining element being connected via a bridge circuit to such a closed ring, e.g. Wien-Bridge oscillator, parallel-T oscillator

Landscapes

  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)

Description

AUSGEGEBEN AM 28. MÄRZ 1957ISSUED MARCH 28, 1957

W ii386VlIIa/2ia^W ii386VlIIa / 2ia ^

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Zur Erzeugung tiefer und mittlerer Frequenzen verwendet man .RC-Generatoren oder Schwebungssender. Der Schwebungssender ermöglicht eine sehr weite, stetige Variation der Frequenz und dient orientierenden und automatisch ablaufenden Messungen. Der brückenstabilisierte i?C-Generator nach Abb. ι ergibt vor allem bei tiefen Frequenzen die größere Frequenzsicherheit und wird für genauere Untersuchungen herangezogen.RC generators or beat transmitters are used to generate low and medium frequencies. The beat transmitter enables a very wide, constant variation of the frequency and is used for orienting and automatically running measurements. The bridge-stabilized i? C generator According to Fig. ι gives the greater frequency security, especially at low frequencies, and becomes more accurate Investigations used.

Es besteht oft das Bedürfnis, sehr geringe, definierte Änderungen der Sendefrequenz vorzunehmen. Dies wird beim Schwebungssender dadurch möglich gemacht, daß man die Grobeinstellung der Frequenz mit dem einen Hilfsoszillator vornimmt und die Feinverstimmung mit dem anderen. Die Skala der Feinverstimmung läßt sich dabei in Frequenzen eichen. Auch beim .RC-Generator ist eine frequenzgeeichte Feinverstimmung möglich. Wenn man nämlich die beiden Kapazitäten C der Brücke (Abb. i) durch je eine Reihenschaltung aus zwei Kapazitäten Ca und Cb darstellt, so ist die Frequenzänderung, die man durch Änderung der Kapazitäten Cb erzielt, unabhängig von der Größe der Kapazität Ca. Der Kondensator C11 kann also zur Grobeinstellung der Frequenz und Cb zur frequenzgeeichten Feinverstimmung . dienen. Auch wenn man die beiden Widerstände R der Brücke durch je zwei parallel geschaltete Widerstände Ra und Rb darstellt, so kann mit Rb eine Frequenzänderung erzielt werden, deren Größe unabhängig von Ra ist. Der Widerstand Ra kann zur groben Frequenzeinstellung und der Widerstand Rb zur Feinverstimmung dienen.There is often a need to make very small, defined changes to the transmission frequency. This is made possible with the beat transmitter by making the coarse adjustment of the frequency with one auxiliary oscillator and the fine tuning with the other. The fine tuning scale can be calibrated in frequencies. A frequency-calibrated fine tuning is also possible with the .RC generator. If the two capacitances C of the bridge (Fig. I) are represented by a series connection of two capacitances C a and C b , then the frequency change that is achieved by changing the capacities C b is independent of the size of the capacitance C. a . The capacitor C 11 can therefore be used for the coarse adjustment of the frequency and C b for the frequency-calibrated fine detuning. to serve. Even if the two resistors R of the bridge are represented by two parallel-connected resistors R a and R b , a frequency change can be achieved with R b , the size of which is independent of R a . The resistor R a can be used for a coarse frequency setting and the resistor R b for fine tuning.

Der Nachteil dieser beiden Anordnungen kommt in der Dimensionierung zum Ausdruck. Wenn nämlich der Variationsbereich der Frequenz durchThe disadvantage of these two arrangements is expressed in the dimensioning. if namely the range of variation of the frequency through

die Feinverstimmung nicht wesentlich eingeengt werden soll, so müssen die Maximalwerte von Cb bzw. Rj, sehr groß sein im Vergleich zu den Maximalwerten von C0 bzw. R0. Für die Feinverstimmung ist also ein Zweigang-Drehkondensator mit sehr großer Endkapazität oder ein Zweigang-Regelwiderstand mit sehr hohem Widerstandsendwert erforderlich. Diese Schaltelemente lassen sich kaum mit der erforderlichen Präzision herstellen, besonders da die Kapazität Cb bzw. der Widerstand Rb ihre Werte reziprok mit dem Drehwinkel ändern müssen, wenn die Frequenzskala linear sein soll. Ein weiterer Nachteil liegt darin, daß im Fall der C-Feinverstimmung auch nur eine C-Grobeinstellung der Frequenz möglich ist, damit nur eine Skala für die Feinverstimmung notwendig ist. Entsprechend ist bei der Z?-Feinverstimmung ausschließlich eine .^-Grobeinstellung möglich.the fine detuning is not to be significantly narrowed, the maximum values of C b and Rj must be very large compared to the maximum values of C 0 and R 0 . A two-speed variable capacitor with a very large final capacitance or a two-speed variable resistor with a very high final resistance value is required for the fine detuning. These switching elements can hardly be manufactured with the required precision, especially since the capacitance C b or the resistance R b have to change their values reciprocally with the angle of rotation if the frequency scale is to be linear. Another disadvantage is that in the case of C fine tuning, only a C coarse setting of the frequency is possible, so that only one scale is necessary for the fine tuning. Correspondingly, only a. ^ - coarse adjustment is possible with the Z? Fine tuning.

Die Erfindung wird an zwei Schaltungen (Abb. 2 und 3) gezeigt, die eine frequenzgeeichte Feinverstimmung beim brückenstabilisierten i?C-Generator ermöglichen und dabei die beschriebenen Nachteile der bekannten Schaltungen weitgehend vermeiden. Die Verstimmung wird mit einer einzigen veränderlichen Kapazität Cp oder mit einer einzigen veränderlichen Induktivität Lp durchgeführt. Der Frequenzverstimmungsbereich ist unabhängig von der eingestellten Grundfrequenz des Senders, und zwar können hier sowohl die Widerstände R als auch die Kapazitäten C zur Änderung der Grundfrequenz, verändert werden. Eine Feinverstimmung von maximal etwa —10% der eingestellten Grundfrequenz ist möglich.The invention is shown in two circuits (Figs. 2 and 3) which enable a frequency-calibrated fine detuning in the bridge-stabilized i? C generator and thereby largely avoid the disadvantages of the known circuits described. Detuning is carried out with a single variable capacitance Cp or with a single variable inductance Lp . The frequency detuning range is independent of the set basic frequency of the transmitter, and both the resistors R and the capacitances C for changing the basic frequency can be changed here. A fine detuning of a maximum of about -10% of the set basic frequency is possible.

Die Wirkungsweise der Feinverstimmung ist leicht einzusehen und zu berechnen, wenn man annimmt, daß die Verstärkung des Oszillatorverstärkers unendlich groß ist; dann muß die Brückenausgangsspannung Ug (Eingangsspannung des Verstärkers) Null sein, wenn die Brückeneingangsspannung U0 (Ausgangsspannung des Verstärkers) endlich bleiben soll. Dies ist erfüllt, wennThe mode of action of the fine detuning is easy to see and to calculate if one assumes that the gain of the oscillator amplifier is infinitely large; then the bridge output voltage U g (input voltage of the amplifier) must be zero if the bridge input voltage U 0 (output voltage of the amplifier) is to remain finite. This is true when

H1 = H2 (i)H 1 = H 2 (i)

ist. Man kann berechnen, daßis. One can calculate that

^- = 3 + jcoCR + ^ - = 3 + jcoCR +

(2)(2)

jtoCR ist. In der Schaltung nach Abb. 2 ergibt sich ferner jtoCR is. In the circuit according to Fig. 2 also results

R2 j ω Cf R2 und in der Schaltung nach Abb. 3R 2 j ω Cf R 2 and in the circuit according to Fig. 3

H2 H 2

R2 R 2

JO)Lj?JO) Lj?

(3)(3)

(4)(4)

Mit Gleichung (1) ergibt sich durch Vergleich der Realteile von Gleichung (2) mit Gleichung (3) bzw. Gleichung (4)Using equation (1), by comparing the real parts of equation (2) with equation (3) or equation (4)

R1 = 2 R2. R 1 = 2 R 2 .

(5)(5)

Wenn der Widerstand R1 durch einen Heißleiter oder der Widerstand R2 durch einen Kaltleiter gebildet wird, so regelt sich die Sendeamplitude so ein, daß diese Bedingung erfüllt ist. Durch Vergleich der Imaginärteile von .(2) und (3) erhält manIf the resistor R 1 is formed by a thermistor or the resistor R 2 is formed by a PTC thermistor, the transmission amplitude is regulated in such a way that this condition is met. By comparing the imaginary parts of (2) and (3) one obtains

crcr

CR ZpR2 CR ZpR 2

CRCR

(6)(6)

Für die Schaltung nach Abb. 3 erhält man durch Vergleich der Imaginärteile von (2) und (4)For the circuit according to Fig. 3, by comparing the imaginary parts of (2) and (4) one obtains

ω = ω =

R1CRR 1 CR

CRCR

(7)(7)

Für Cp = 00 bzw. Lp= 00 erhält man die Sendefrequenz des Senders ohne Feinverstimmung zuFor Cp = 00 or Lp = 00 , the transmission frequency of the transmitter is obtained without fine tuning

CUn = -CU n = -

RCRc

Mit Gleichung (8) in (6) und (7) erhält manWith equation (8) in (6) and (7) one obtains

CO «a CDn —· CO «a CD n - ·

2 Cτ R2 2 Cτ R 2

(I)Ri(B0 —■(I) Ri (B 0 - ■

ι R1 ι R 1

CO0 CO 0

R,R,

(9)(9)

(10)(10)

(8)(8th)

Die gewonnenen Ergebnisse sind Näherungslösungen und gelten nur für kleine Verstimmungen. Die genauere Auswertung der Wurzelausdrücke von (6) und (7) ergibt, daß eine Verstimmung von etwa — io°/o ohne nennenswerte Fehler möglich ist. Berücksichtigt man den wirklichen Ver-Stärkungsfaktor des Verstärkers, der bei der Berechnung unendlich groß angenommen war, so ergibt sich, daß bei V ^ 30 die Ergebnisse nicht wesentlich beeinflußt werden.The results obtained are approximate solutions and only apply to small detunings. A more precise evaluation of the root expressions of (6) and (7) shows that a detuning of about - 10% is possible without any errors worth mentioning. If one takes into account the real amplification factor of the amplifier, which was assumed to be infinitely large in the calculation, it follows that at V ^ 30 the results are not significantly influenced.

Aus den Gleichungen (9) und (10) erkennt man, daß sich die Kapazität Cp bzw. die Induktivität Lp reziprok zum Drehwinkel ändern muß, wenn die Frequenzskala der Feinverstimmung linear sein soll. Es ist also zweckmäßig, Cp durch einen Kondensator zu bilden, bei dem der Plattenabstand linear geändert wird, bzw. Lp durch eine Spule mit ferromagnetischem Kern (Ferrit) darzustellen, in deren Kraftlinienweg ein linear veränderlicher Luftspalt eingefügt ist. Damit erhält man automatisch eine weitgehend reziproke Änderung von Cp bzw. Lp, also eine lineare Frequenzskala.From equations (9) and (10) it can be seen that the capacitance Cp or the inductance Lp must change reciprocally to the angle of rotation if the frequency scale of the fine detuning is to be linear. It is therefore expedient to form Cp by a capacitor in which the plate spacing is changed linearly, or to represent Lp by a coil with a ferromagnetic core (ferrite), in the path of which a linearly variable air gap is inserted. This automatically results in a largely reciprocal change in Cp or Lp, i.e. a linear frequency scale.

Wann die Schaltung nach Abb. 2 und wann die Schaltung nach Abb. 3 vorzuziehen ist, muß von Fall zu Fall entschieden werden. Oft wird die Schaltung nach Abb. 2 ausscheiden müssen, weil die Kapazität Cp so große Werte annimmt, daß sie sich schlecht realisieren läßt.When the circuit according to Fig. 2 and when the circuit according to Fig. 3 is to be preferred, must be decided on a case-by-case basis. The circuit according to Fig. 2 will often have to be ruled out because the capacitance Cp assumes such large values that it is difficult to implement.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: ι. Schaltungsanordnung zur frequenzgeeichten Feinverstimmung von i?C-Generatoren mit Wien-Robinson-Brücke, bei der in einem Brückenzweig eine Hintereinanderschaltung eines ersten Widerstandes mit einer ersten Kapazität und in Reihe damit eine Parallelschaltung eines zweiten Widerstandes mitι. Circuit arrangement for frequency-calibrated Fine tuning of i? C generators with the Vienna-Robinson bridge in one Bridge arm a series connection of a first resistor with a first Capacitance and in series with it a parallel connection of a second resistor einer zweiten Kapazität und im anderen Brückenzweig ein dritter und vierter Widerstand in Reihe geschaltet sind, von denen zweckmäßig der dritte ein Heißleiter oder der vierte ein Kaltleiter ist, dadurch gekennzeichnet, daß entweder in Reihe mit dem dritten Widerstand (R1) eine Einstellkapazität (CP) oder parallel zum vierten Widerstand (R2) eine Einstellinduktivität (Lp) geschaltet ist.a second capacitance and in the other branch of the bridge a third and fourth resistor are connected in series, of which the third is expediently a thermistor or the fourth a PTC thermistor, characterized in that either in series with the third resistor (R 1 ) an adjusting capacitance (C P ) or a setting inductance (Lp) is connected in parallel to the fourth resistor (R 2 ). 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß als Einstellkapazität (Cp) ein Plattenkondensator mit veränderbarem Plattenabstand vorgesehen ist, derart, daß sich seine Kapazität annähernd reziprok mit dem Abstand und damit die Frequenz annähernd linear mit dem Abstand ändert.2. Circuit arrangement according to claim i, characterized in that a plate capacitor with variable plate spacing is provided as the setting capacitance (Cp) , such that its capacitance changes approximately reciprocally with the distance and thus the frequency changes approximately linearly with the distance. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da3. Circuit arrangement according to claim 1, there durch gekennzeichnet, daß die Einstellinduktivität (Lp) eine Magnetspule ist, die einen teilweise aus ferromagnetischem Materia1 bestehenden Magnetkreis aufweist, dessen Luftspalt veränderbar ist, derart, daß sich bei linearer Veränderung des Luftspaltes die TnduHivität der Magnetspule annähernd reziprok und damit die Frequenz annähernd linear mit dem Luftspalt ändert.characterized in that the setting inductance (Lp) is a magnetic coil which has a magnetic circuit partially made of ferromagnetic material 1 , the air gap of which can be changed in such a way that with a linear change in the air gap, the T nduHativeness of the magnetic coil is approximately reciprocal and thus the frequency is approximately changes linearly with the air gap. In Betracht gezogene Druckschriften:Considered publications: Funktechnik, Heft 20, 1952, S. 560;Funkechnik, Issue 20, 1952, p. 560; Funkschau, Heft 8, 1953, S. 146;Funkschau, Issue 8, 1953, p. 146; »Wireless World«, Sept. 1949, S. 346; ^0 "Wireless World", Sept. 1949, p. 346; ^ 0 A. Hund, »High Frequency Measurements«, Mc. Graw Hill Book Inc., New York, 1951, S. 252/ 253-A. Hund, "High Frequency Measurements," Mc. Graw Hill Book Inc., New York, 1951, p. 252 / 253- Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings © 509627/71 1.56 (6Oi 845 3.57)© 509627/71 1.56 (6Oi 845 3.57)
DEW11386A 1953-06-09 1953-06-09 RC generator with frequency-calibrated fine tuning Expired DE960728C (en)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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