DE1194448B - Magnetischer Oszillator in Form eines Multivibrators - Google Patents
Magnetischer Oszillator in Form eines MultivibratorsInfo
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Description
DEUTSCHES
PATENTAMT
AUSLEGESCHRIFT
Int. α.:
H03k
Deutsche KL: 21 al - 36/02
Nummer: 1194 448
Aktenzeichen: G 38206 VIII a/21 al
Anmeldetag: 17. Juli 1963
Auslegetag: 10. Juni 1965
Die Erfindung betrifft einen magnetischen Oszillator in Form eines Multivibrators, bei dem zwischen
die Kollektoren der Steuertransistoren zusätzlich eine mittelangezapfte Wicklung eines Transformators geschaltet
ist, dessen sättigbarer Kern eine im wesentliehen rechteckige Hysteresisschleife hat und der
durch die Steuertransistoren abwechselnd in den Zustand der positiven und der negativen Sättigung gebracht
wird.
Derartige Oszillatoren sind an sich bekannt. Sie wurden bisher meist zur Erzeugung von Wechselstrom
aus Gleichstrom oder für andere Zwecke benutzt, bei denen es nicht auf besondere Frequenzgenauigkeit
ankommt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den magnetischen Oszillator auch Verwendungszwecken
zuzuführen, bei denen es auf große Frequenzgenauigkeit trotz sich in weiten Grenzen ändernder Temperaturen
ankommt, um so insbesondere seine Verwendung in unbemannten Stationen und Satelliten zu
ermöglichen.
Es soll also ein magnetischer Oszillator geschaffen werden, der trotz sich in weiten Grenzen ändernder
Temperaturen seine Frequenz mit großer Genauigkeit beibehält, der über lange Zeiträume hin genau
und zuverlässig arbeitet, der sich für eine Ausführung in Miniaturbauweise eignet und der aus einfachen
und billigen Einzelteilen zusammengesetzt ist, die im Handel erhältlich sind.
Die Lösung der Aufgabe besteht in einer Reihe von sich ergänzenden Maßnahmen, die aus den Ansprüchen
und der folgenden Beschreibung einiger Ausführungsbeispiele an Hand der Zeichnung hervorgehen.
F i g. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Oszillators nach der Erfindung;
Fig. la zeigt die Hysteresisschleife des Transformators
nach Fig. 1;
Fig. Ib zeigt die Abhängigkeit des Spannungsabfalls
in Leitrichtung von der Temperatur bei einer Kompensationsdiode, wie sie für die Erfindung Anwendung
findet;
Fig. Ic zeigt die Abhängigkeit des Widerstandes
von der Temperatur eines Widerstandes mit positivem Temperaturkoeffizienten, wie er bei der Erfindung
Anwendung findet;
F i g. 1 d zeigt eine Abänderung für die Schaltung des Oszillators nach Fig. 1;
Fig. 2 zeigt die Abhängigkeit der Frequenz eines Oszillators nach der Erfindung von der
Temperatur bei einem Temperaturbereich von -60 bis +1000C;
Magnetischer Oszillator in Form eines
Multivibrators
Multivibrators
Anmelder:
General Time Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)
Vertreter:
Dipl.-Ing. G. W. Schmidt, Patentanwalt,
München 5, Buttermelcherstr. 19
Als Erfinder benannt:
Wilmer Clayton Anderson, Greenwich, Conn.;
Frank Payson Rennie, Stamford, Conn.;
Michael Joseph Ingenito, Bronx, N. Y. (V. St. A.)
Frank Payson Rennie, Stamford, Conn.;
Michael Joseph Ingenito, Bronx, N. Y. (V. St. A.)
Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 17. Juli 1962 (210 410)
Fig. 3 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform eines Oszillators nach der Erfindung;
Fig. 4 und 5 sind abgeänderte Schaltungen für einen Oszillator nach Fig. 1 und 3.
F i g. 1 ist das Schaltbild eines Oszillators nach der Erfindung. Er enthält einen Transformator 10 mit
einem sättigbaren Kern 14, zwei Hauptwicklungen 11 und 12 und einer Ausgangswicklung 13. Der Kern
besteht aus einem leicht sättigbaren magnetischen Material mit einer im wesentlichen rechteckigen
Hysteresisschleife, wie sie in F i g. 1 a dargestellt ist. Als sättigbares Material kann beispielsweise das Magnetkernmaterial
Anwendung finden, das von der Firma G. L. Electronics Company unter dem Namen »Orthonic« Typ P1040 vertrieben wird. Um den
Kern abwechselnd in den Zustand der positiven und der negativen Sättigung zu bringen, werden die Wicklungen
11 und 12 durch Transistoren 21 und 22 mit Strom gespeist, deren Basiselektroden mit den Kollektorelektroden
des jeweils anderen Transistors über die Widerstände 23 und 24 gekoppelt sind. Um die
Wellenform der Ausgangsimpulse zu verbessern, ist ein Kondensator 25 mit einem Reihenwiderstand 26
an die Enden der Wicklungen 11 und 12 gelegt. Bei Verwendung von NPN-Transistoren wird ein positives
Potential an die Mittelklemme 31 der Transformatorwicklungen gelegt, um die Kollektoren mit
Strom zu versorgen, während die Emitter mit dem
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Punkt 32 verbunden sind, der über den Widerstand 45 unter dem Namen »Balco« durch die Firma Wilbur
an die negative Batterieklemme geführt ist. Als Driver Company vertrieben wird.
Transistoren kommen vorzugsweise solche des Typs Der Sättigungsfluß des Kernes 14 ändert sich mit
2 N 696 zur Anwendung, die von verschiedenen der Raumtemperatur. Der Sättigungsfluß bleibt ver-Firmen
hergestellt werden, beispielsweise von der 5 hältnismäßig konstant für Temperaturen bis zur nor-
Firma Fairchild, Texas Instruments. malen Raumtemperatur; darüber hinaus nimmt der
Wenn einer der Transistoren leitend wird, wird Sättigungsfluß ab. Da die Frequenz der Oszillation
durch die resultierende induzierte Spannung an die umgekehrt proportional dem Sättigungsfluß ist, steigt
Basis dieses Transistors eine Vorspannung in Leit- die Frequenz normalerweise mit der Temperatur,
richtung angelegt. Wenn der Kern sich der Sättigung io Wenn jedoch die Hilfswicklung 40 mit den Dioden
nähert, veringern sich sowohl die induzierte Span- 41 und 42 zur Anwendung gelangt, erzeugt jede
nung als auch die Impedanz. Dies bewirkt, daß die Steigerung der Temperatur über die normale Raum-Kollektorspannung
des leitenden Transistors ansteigt temperatur hinaus einen Stromanstieg, der die Be-
und sein Basisstrom sich verringert. Die ansteigende lastung des Transformators erhöht. Diese Belastung
Kollektorspannung macht den bisher nichtleitenden 15 entspricht einer Verringerung der angelegten Span-Transistor
leitend. Der durch den zweiten Transistor nung. Da die Schwingungsfrequenz der angelegten
fließende Strom bringt jetzt den Kern in den ent- Spannung direkt proportional ist, kompensiert der
gegengesetzten Sättigungszustand. Dieser Kreislauf Belastungseffekt von normalen Raumtemperaturen
wiederholt sich mit einer Geschwindigkeit, welche bis zu einer Temperatur von etwa +100° C die Wirdirekt
proportional der angelegten Spannung und um- 20 kung der Temperatur auf das Kernmaterial. Es wurde
gekehrt proportional dem Sättigungsfluß und der gefunden, daß der Belastungseffekt der Dioden 41
Windungszahl der Transformatorwicklung ist. Wenn und 42 die Wirkung der höheren Temperaturen auf
der Kern von einem Zustand der positiven Sättigung das Kernmaterial mit einem großen Grad von Gezum
Zustand der negativen Sättigung und umgekehrt nauigkeit kompensiert. Wie aus F i g. 2 zu ersehen,
wechselt, stellt die in der Ausgangswicklung 13 indu- 35 ist es möglich, die Frequenz eines magnetischen Oszilzierte
Spannung das Ausgangssignal dar. lators gemäß den Lehren der Erfindung zwischen
Erfindungsgemäß wird eine Diode, die in Leit- Temperaturen von 20 und 100° C um mehr als 0,1%
richtung einen negativen Temperaturkoeffizienten des auf dem gewünschten Wert zu halten. Die bisher beWiderstandes
hat, mit einer der Wicklungen des kannten magnetischen Oszillatoren ändern ihre Fre-Transformators
verbunden, um eine variable Be- 30 quenz in dem gleichen Temperaturbereich um lastung zu erzielen, welche die Frequenz bei An- 3 bis 6 %.
steigen der Raumtemperatur konstant hält. Erfindungs- Erfindungsgemäß wird somit eine neuartige und
gemäß ist eine Hilfswicklung des Transformators mit verbesserte Temperaturkompensation für einen mazwei
parallelgeschalteten entgegengesetzt gepolten gnetischen Oszillator erzielt, indem eine zusätzliche
Dioden verbunden, die einen negativen Temperatur- 35 Belastung durch Dioden mit negativem Temperaturkoeffizienten
haben, wobei die Wicklung derart be- koeffizienten sowie ein Spannungsabfall durch einen
messen und die Dioden so gewählt sind, daß bis zu Widerstand mit positivem Temperaturkoeffizienten
normalen Raumtemperaturen wenig oder kein Strom vorgesehen wird, mit dem Erfolg, daß die Frequenz
fließt, und daß der Strom sich erhöht, je mehr die der Oszillation über einen außerordentlich weiten
Temperatur über die normale Raumtemperatur an- 40 Temperaturbereich konstant gehalten wird. Dies ersteigt.
Wie aus F i g. 1 zu ersehen, enthält der Kern möglicht es, den Oszillator für eine Reihe von An-14
eine Hilfswicklung 40, die durch die beiden ent- wendungszwecken einzusetzen, bei denen eine kongegengesetzt
geschalteten Dioden 41 und 42 über- stante Frequenz im Verein mit der Möglichkeit einer
brückt ist. Für die Dioden 41 und 42 können bei- Miniaturausführung für unbemannte Stationen od. dgl.
spielsweise Dioden zur Anwendung gelangen, wie sie 45 gefordert wird, die den höchsten Grad von Zuverlässigdurch
die Firma Silicon Transistor Corporation unter keit verlangen.
der Bezeichnung STC 005 vertrieben werden, deren Um darüber hinaus den Oszillator nach Möglich-Spannungsabfall
in Leitrichtung sich gemäß Fig. Ib keit unabhängig von Schwankungen der Batterieändert,
spannung zu machen, wird für die Stromspeisung eine
Um für Temperaturen unterhalb normaler Raum- 50 Brückenschaltung verwendet, die mit dem Bezugstemperaturen eine Kompensation zu erzielen, ist zeichen 50 bezeichnet ist und die in drei Brückenebenfalls
erfindungsgemäß in Reihe mit der Span- armen die Widerstände 51, 52 und 53 und in dem
nungsquelle und den Emitterelektroden der Tran- vierten Brückenarm die Zenerdiode 54 enthält. Eine
sistoren21 und 22 ein Widerstand mit einem posi- Brückenschaltung dieser Art, die als Zenerbrücke
tiven Temperaturkoeffizienten angeordnet. Dieser 55 bezeichnet wird, ist an sich bekannt. Eine solche
Widerstand, der mit dem Bezugszeichen 45 bezeich- Brückenschaltung ermöglicht eine bessere Konstantnet
ist, ist im Handel unter dem Namen »Sensistor« haltung der Batteriespannung als eine Zenerdiode
erhältlich. Der Widerstand 45 ändert sich mit der allein. Die an den Oszillator angelegte Spannung
Temperatur gemäß einer Charakteristik, wie sie in bleibt daher trotz allmählicher Erschöpfung der
F i g. 1 c wiedergegeben ist. Es wurde gefunden, daß 60 Batterie in weiten Grenzen konstant, wenn die Vordie
Kompensation weiter verbessert werden kann, richtung für unbemannte Stationen, beispielsweise
wenn der Widerstand 45 eng mit dem Transformator- Satelliten od. dgl., zur Anwendung gelangt,
kern in Kontakt gebracht wird. Zu diesem Zweck Bei der oben beschriebenen Ausführungsform besteht der Widerstand 45 vorzugsweise aus einem wurde eine mit der Temperatur steigende Belastung Draht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, 65 des Transformatorkerns dadurch erzielt, daß eine der bifilar, also in nichtinduktiver Weise, um den Hilfswicklung 40 durch zwei entgegengesetzt gepolte Transformatorkern gewickelt ist. Hierfür kann bei- Dioden überbrückt wurde, die einen negativen Temspielsweise ein Draht zur Anwendung gelangen, der peraturkoeffizienten in Leitrichtung haben. Die mit
kern in Kontakt gebracht wird. Zu diesem Zweck Bei der oben beschriebenen Ausführungsform besteht der Widerstand 45 vorzugsweise aus einem wurde eine mit der Temperatur steigende Belastung Draht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten, 65 des Transformatorkerns dadurch erzielt, daß eine der bifilar, also in nichtinduktiver Weise, um den Hilfswicklung 40 durch zwei entgegengesetzt gepolte Transformatorkern gewickelt ist. Hierfür kann bei- Dioden überbrückt wurde, die einen negativen Temspielsweise ein Draht zur Anwendung gelangen, der peraturkoeffizienten in Leitrichtung haben. Die mit
der Temperatur steigende Belastung kann jedoch auch
auf andere Art erzielt werden und ist nicht auf die
beiden entgegengesetzt gepolten Dioden beschränkt.
Beispielsweise kann gemäß Fig. Id die Hilfswicklung, die hier mit dem Bezugszeichen 40 α bezeichnet ist, an einen Belastungswiderstand 41a angelegt sein, der einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, d. h. einen negativen Koeffizienten in
Leitrichtung. Um die Wirkung dieses Widerstandes
auf andere Art erzielt werden und ist nicht auf die
beiden entgegengesetzt gepolten Dioden beschränkt.
Beispielsweise kann gemäß Fig. Id die Hilfswicklung, die hier mit dem Bezugszeichen 40 α bezeichnet ist, an einen Belastungswiderstand 41a angelegt sein, der einen negativen Temperaturkoeffizienten hat, d. h. einen negativen Koeffizienten in
Leitrichtung. Um die Wirkung dieses Widerstandes
gung gebracht wird. Dieses Spiel wiederholt sich mit einer Frequenz, die wie bei der ersten Ausführungsform von den Werten des Transformators und der
angelegten Spannung abhängt.
Zur Stabilisierung werden erfindungsgemäß Dioden mit einem negativen Temperaturkoeffizienten mit den
Wicklungen 63 und 64 verbunden, welche die Transistoren 71 und 72 steuern. Diese Dioden, die mit
induziert in der zugehörigen Steuerwicklung eine Spannung, die diesen Transistor stärker leitend
macht, während der andere nichtleitend wird. Wenn die Sättigung des Kerns erreicht ist, nimmt die Ge-5
schwindigkeit der Änderung des Magnetflusses ab, so daß die induzierte Spannung sinkt. Durch Transformatorwicklung
wird die Vorspannung des leitenden Transistors ebenfalls geringer, so daß der Strom
dieses Transistors sinkt und der Transistor nichtabzuändern und eine gute Kompensation zu erzielen, 10 leitend wird. Das Sinken des Stromes induziert eine
ist dem temperaturabhängigen Widerstand Vorzugs- Spannung, die den nichtleitenden Transistor leitend
weise ein normaler Widerstand 42 α parallel geschaltet. macht. Dieser Strom wiederum erhöht die induzierte
Es versteht sich, daß die Stärke des Kompensations- Vorspannung in Leitrichtung, so daß der zweite
effekts durch Anordnung eines Reihenwiderstandes Transistor voll leitend wird und den Magnetkern in
geändert werden kann. Der genaue Wert der Wider- 15 den Zustand der entgegengesetzten oder negativen
stände 41a und 42 a hängt von dem gewünschten Sättigung bringt. Wenn die Sättigung erreicht und um
Grad der Kompensation ab, was wiederum von den einen sehr geringen Betrag überschritten ist, verCharakteristiken
des Kernmaterials und der aus- ringert der resultierende Abfall des Stromes die Vorgewählten
Transistoren abhängt. Bei einer ausgeführ- spannung des jetzt leitenden Transistors und erhöht
ten Vorrichtung wurde eine ausgezeichnete Korn- 20 die Vorspannung des anderen Transistors, so daß
pensation mit einem temperaturabhängigen Wider- der Kern wieder in den Zustand der positiven Sättistand
erzielt, der bei Raumtemperatur einen Widerstand von 1000 Ohm und einen negativen Temperaturkoeffizienten
von 4,4% hatte, wobei ein Widerstand
42 a von 1000 Ohm parallel geschaltet war.
42 a von 1000 Ohm parallel geschaltet war.
Die Erfindung ist jedoch nicht auf die beschriebene
Anordnung beschränkt, sondern schließt auch die
Anwendung von Dioden mit einem negativen Temperaturkoeffizienten ein, die zum Zweck der Stabilisierung der Frequenz mit anderen Wicklungen des 30 den Bezugszeichen 91 und 92 bezeichnet sind, liegen sättigbaren Transformators verbunden sind. Ein Bei- bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu spiel hierfür ist in Fig. 3 dargestellt. Der sättigbare den Widerständen73 und 75. Jede Diode hat wäh-Transformator 60 trägt die Wicklungen 61, 62, 63 rend der Zeit ihrer Leitfähigkeit die Wirkung, daß und 64. Die Wicklungen 61 und 62 entsprechen den der Widerstand des zugehörigen Steuerkreises, der Wicklungen 11 und 12 der Fig. 1; die Wicklungen 35 aus der Steuerwicklung und der Basis-Emitter-Ver-63 und 64 sind Hilfswicklungen, die dazu dienen, die bindung des Transistors besteht, verringert wird. Basen oder Eingangsklemmen der Transistoren mit Diese Wirkung ist jedoch nicht bei allen Tempera-Strom zu versorgen. Der Transformator hat einen türen die gleiche. Je höher die Temperatur ist, um so Kern 65, der wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel geringer ist der Widerstand und um so größer daher aus leicht sättigbarem magnetischem Material mit 40 die Leitfähigkeit. Die Wicklungen 63 und 64, die einer im wesentlichen rechteckigen Hysteresisschleife einen starken Nebenschluß haben, haben daher die besteht. Die Transistoren 71 und 72 können vom Tendenz, sich jeder plötzlichen Änderung oder dem gleichen Typ sein wie die Transistoren 21 und 22 der Zusammenfall des Magnetflusses zu widersetzen und ersten Ausführungsform. Um die Basis oder Ein- daher die Impulsbreite zu vergrößern. Darüber hinaus gangsklemme des Transistors 71 mit Strom zu speisen, 45 spiegelt sich der erhöhte Stromfluß der Steuerist sie mit dem Mittelpunkt eines Spannungsteilers wicklung, mit anderen Worten die Vergrößerung des verbunden, der aus den Widerständen 73 und 74 be- Belastungseffekts, in der Stärke des Stromes, der in steht. Entsprechende Widerstände 75 und 76 sind der den Hauptwicklungen des Transformators fließt. Der Basis des Transistors 72 zugeordnet. Die Werte dieser Endeffekt besteht darin, daß das Ansteigen der Fre-Widerstände bestimmen die Vorspannung der Basis 50 quenz mit der Temperatur kompensiert wird, soweit des Transistors sowie das Stück der Transistor- die Temperaturcharakteristik des Kernmaterials becharakteristik, welches zur Arbeit herangezogen wird. troffen ist. Es hat sich gezeigt, daß die Schaltung nach Eine Stabilisation wird erzielt durch Gegenkopplungs- F i g. 3 imstande ist, die Frequenz fast mit der widerstände 77 und 78 geringen Wertes im Emitter- gleichen Genauigkeit konstant zu halten wie die Ankreis; eine Dämpfung erfolgt durch die Widerstände 55 Ordnung nach Fig. 1. Gewünschtenfalls kann ein und 82, welche die Transformatorwicklungen 61 Reihenwiderstand 95, der dem Widerstand 45 der bzw. 62 überbrücken. Um die an die Kollektor- F i g. 1 entspricht, in der Batterieleitung vorgesehen klemme 84 angelegte Spannung auch bei Schwan- werden.
Anordnung beschränkt, sondern schließt auch die
Anwendung von Dioden mit einem negativen Temperaturkoeffizienten ein, die zum Zweck der Stabilisierung der Frequenz mit anderen Wicklungen des 30 den Bezugszeichen 91 und 92 bezeichnet sind, liegen sättigbaren Transformators verbunden sind. Ein Bei- bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel parallel zu spiel hierfür ist in Fig. 3 dargestellt. Der sättigbare den Widerständen73 und 75. Jede Diode hat wäh-Transformator 60 trägt die Wicklungen 61, 62, 63 rend der Zeit ihrer Leitfähigkeit die Wirkung, daß und 64. Die Wicklungen 61 und 62 entsprechen den der Widerstand des zugehörigen Steuerkreises, der Wicklungen 11 und 12 der Fig. 1; die Wicklungen 35 aus der Steuerwicklung und der Basis-Emitter-Ver-63 und 64 sind Hilfswicklungen, die dazu dienen, die bindung des Transistors besteht, verringert wird. Basen oder Eingangsklemmen der Transistoren mit Diese Wirkung ist jedoch nicht bei allen Tempera-Strom zu versorgen. Der Transformator hat einen türen die gleiche. Je höher die Temperatur ist, um so Kern 65, der wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel geringer ist der Widerstand und um so größer daher aus leicht sättigbarem magnetischem Material mit 40 die Leitfähigkeit. Die Wicklungen 63 und 64, die einer im wesentlichen rechteckigen Hysteresisschleife einen starken Nebenschluß haben, haben daher die besteht. Die Transistoren 71 und 72 können vom Tendenz, sich jeder plötzlichen Änderung oder dem gleichen Typ sein wie die Transistoren 21 und 22 der Zusammenfall des Magnetflusses zu widersetzen und ersten Ausführungsform. Um die Basis oder Ein- daher die Impulsbreite zu vergrößern. Darüber hinaus gangsklemme des Transistors 71 mit Strom zu speisen, 45 spiegelt sich der erhöhte Stromfluß der Steuerist sie mit dem Mittelpunkt eines Spannungsteilers wicklung, mit anderen Worten die Vergrößerung des verbunden, der aus den Widerständen 73 und 74 be- Belastungseffekts, in der Stärke des Stromes, der in steht. Entsprechende Widerstände 75 und 76 sind der den Hauptwicklungen des Transformators fließt. Der Basis des Transistors 72 zugeordnet. Die Werte dieser Endeffekt besteht darin, daß das Ansteigen der Fre-Widerstände bestimmen die Vorspannung der Basis 50 quenz mit der Temperatur kompensiert wird, soweit des Transistors sowie das Stück der Transistor- die Temperaturcharakteristik des Kernmaterials becharakteristik, welches zur Arbeit herangezogen wird. troffen ist. Es hat sich gezeigt, daß die Schaltung nach Eine Stabilisation wird erzielt durch Gegenkopplungs- F i g. 3 imstande ist, die Frequenz fast mit der widerstände 77 und 78 geringen Wertes im Emitter- gleichen Genauigkeit konstant zu halten wie die Ankreis; eine Dämpfung erfolgt durch die Widerstände 55 Ordnung nach Fig. 1. Gewünschtenfalls kann ein und 82, welche die Transformatorwicklungen 61 Reihenwiderstand 95, der dem Widerstand 45 der bzw. 62 überbrücken. Um die an die Kollektor- F i g. 1 entspricht, in der Batterieleitung vorgesehen klemme 84 angelegte Spannung auch bei Schwan- werden.
kungen der Batteriespannung im wesentlichen kon- Lediglich beispielsweise und um die Benutzung
stant zu halten, wird eine Zenerdiode 85 verwendet, 60 der Erfindung zu erleichtern, sollen nachstehend die
die der Batterie parallel geschaltet, d. h. geerdet ist; Werte ausgeführter Oszillatoren angegeben werden,
ein Widerstand 86 liegt in Reihe mit der Batterie- Sowohl bei der Ausführungsform nach Fig. 1 als
klemme 87. auch bei derjenigen nach F i g. 3 kann der Kern aus
Bei Anlegung der Batteriespannung werden beide einem Orthonikband von etwa 6 mm Breite und
Transistoren die Tendenz haben, zu leiten. Infolge 65 0,06 mm Stärke bestehen, welches um eine Spule
geringer Ungleichmäßigkeiten wird jedoch normaler- von 6 mm zu einer Gesamtzahl von 22 Windungen
weise der eine ein wenig stärker leitend sein als der gewickelt worden ist. Für eine Frequenz von 10 Kiloandere. Der durch diesen Transistor fließende Strom hertz können die Wicklungen 11 und 12 der F i g. 1
Claims (1)
- 7 8aus 105 Windungen eines Drahtes der Stärke Nr. 33 diese Dioden zur Zeit nur für verhältnismäßig geringe bestehen. Die Ausgangswicklung 13 kann aus fünf- Spannungen erhältlich sind.undfünfzig Windungen und die Hilfswicklung 40 aus Die gleiche Regelwirkung kann durch die Anord-zehn Windungen bestehen. Bei der Ausführungsform nung nach F i g. 5 erzielt werden. Hier ist parallel zu nach F i g. 3 können die Wicklungen 61 und 62 aus 5 dem mit dem Bezugszeichen 110 bezeichneten Oszilhundertfünf Windungen eines Drahtes der Draht- lator ein Stromweg angeordnet, der aus einer Zenerstärke Nr. 38 bestehen, und die Wicklungen 63 und diode 111 in Reihe mit zwei Dioden 112 und 113 be-64 aus dreiunddreißig Windungen. (Die Drahtstärken steht, die einen negativen Temperaturkoeffizienten sind gemäß »International Annealed Copper Stan- haben. Die Zenerdiode kann eine solche vom dard« angegeben; ein Draht der Stärke Nr. 33 hat io Typ IN 825 A sein, während die anderen Dioden0,18 mm Durchmesser, ein solcher der Nr. 38 hat solche vom TypSTC005 sein können. Der parallele0,1 mm Durchmesser). Um die Frequenz einzustellen, Stromweg wird über einen Widerstand 114 von der kann zunächst eine etwas größere Anzahl von Win- Batterieklemme 115 gespeist. Die Verringerung desdüngen benutzt werden, die dann nach und nach von Spannungsabfalls an den Dioden 112 und 113, dieden Hauptwicklungen abgewickelt werden, bis die 15 mit steigenden Temperaturen auftritt, verringert diegewünschte Frequenz erreicht ist. Die Werte der Spannung an der Klemme 116. Wie oben erwähnt,übrigen Teile in F i g. 1 und 3 sind die folgenden: wird hierdurch die Wirkung der Temperatur auf das„, ._ „ ~ „,I7I, Kernmaterial kompensiert und die Frequenz in hohem2122 Transistoren vom lyp 2Ν7Γ7 Gra(je konstant gehalten.23, 24 3,9 Kuoohm 20 j)je Kompensation wurde durch die Verwendung25 470 Pikofarad Von Teilen erreicht, die zu billigen Preisen im Handel26 680 Ohm erhältlich sind. Die Konstanz der Frequenz wird auch41, 42 STC 005 bei Auftreten von Stoßen und Schwingungen aufrecht-45 68 Ohm Sensistor erhalten; die Widerstandsfähigkeit der Schaltung51 47 Ohm 25 kann durch Einbettung in eine Vergußmasse erhöht52 18 Kiloohm werden. Da alle verwendeten Einzelteile äußerer 22o'ohm ordentlich klein sind, kann die Schaltung in idealer_. TN 8? S A Weise in Miniaturausführung als Baustein für kom-„ ■'■ _ . „ ,„_,_ pliziertere Einrichtungen ausgeführt und überall dort7I' I2 ™SnuOren VOm yP 30 verwendet werden, wo ein stabiler Oszillator verlangt'·*, 75 1000 Ohm wird. Die Frequenz kann in weiteren Grenzen ver-74, 76 8200 Ohm ändert werden, indem lediglich die Windungszahlen77, 78 4,7 Ohm und die Stärke des Kerns des Transformators ge-81, 82 4700 Ohm ändert werden.85 Diode vom Typ IN 825 A 35 Patentansprüche:86 270 bis 330 Ohm91, 92 Dioden vom Typ STC 005 L Magnetischer Oszillator in Form eines Multivibrators, bei dem zwischen die Kollektoren derFür geringere Frequenzen kann eine entsprechend Steuertransistoren zusätzlich eine mittelangezapftegrößere Anzahl von Windungen im Verein mit einem 40 Wicklung eines Transformators geschaltet ist,größeren Kern benutzt werden. dessen sättigbarer Kern eine im wesentlichen recht-Bei der Ausführungsform nach F i g. 1 erfolgt der eckige Hysteresisschleife hat und der durch dieAusgleich bei tiefen Temperaturen durch einen Steuertransistoren abwechselnd in den ZustandReihenwiderstand 45 in dem gemeinsamen Emitter- der positiven und der negativen Sättigung gebrachtkreis, der einen positiven Temperaturkoeffizienten 45 wird, dadurch gekennzeichnet, daßdes Widerstandes hat; es versteht sich, daß die Er- mindestens eine der Transformatorwicklungen mitfindung nicht hierauf beschränkt ist, sondern daß einem Belastungskreis verbunden ist, der minde-statt dessen auch Ausgleichselemente in einem par- stens ein Schaltelement (41, 42; 41a; 91, 92) mitallelen Zweig der Schaltung angeordnet sein können, negativem Temperaturkoeffizienten enthält, sodie einen negativen Temperaturkoeffizienten haben, 50 daß die Belastung des Transformators bei normaleum das gleiche Ergebnis zu erzielen. Dies ist in F i g. 4 Werte (etwa 20° C) übersteigenden Raumtempe-angedeutet. Parallel zum Oszillator 100 sind eine oder raturen mit steigender Temperatur erhöht wird,mehrere Zenerdioden 101 und 102 mit negativem um die Wirkung des mit der Temperatur ab-Temperaturkoeffizienten des Widerstandes angeord- nehmenden Magnetflusses zu kompensieren undnet, beispielsweise solche des Typs IN 747. 55 die Frequenz konstant zu halten, während einDer die Zenerdioden enthaltende parallele Strom- Widerstand (45, 95) mit positivem Temperaturweg erhält seine Spannung von der Batterieklemme koeffizienten in Reihe mit der Spannungsquelle 105 über einen Widerstand 103. Eine Erhöhung der angeordnet ist, um für Temperaturen unterhalb Raumtemperatur hat die Wirkung, daß der Punkt der der normalen Raumtemperatur eine Kompen-Leitfähigkeit der Zenerdiode erniedrigt wird. Dies 60 sation zu erzielen.verringert die Spannung an der Eingangsklemme 106 2. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gedes Oszillators 100. Die Verringerung der Spannung kennzeichnet, daß eine Hilfswicklung (40) des wiederum hat die Wirkung, daß die Frequenz herab- Transformators an zwei parallelgeschaltete, entgesetzt wird, wodurch die Verringerung des Sätti- gegengesetzt gepolte Dioden (41,42) angeschlossen gungsflusses des Kerns des Transformators kompen- 65 ist, die einen negativen Temperaturkoeffizienten siert wird, der andernfalls seine Frequenz erhöhen in Leitrichtung haben, um eine Kompensation bei würde. Es kann erforderlich sein, mehr als eine der Temperaturen oberhalb der normalen Raum-Zenerdioden in Reihenschaltung zu verwenden, da temperatur (etwa 20° C) zu erzielen.3. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Hilfswicklung (40 α) des Transformators an einen Widerstand mitnegativem Temperaturkoeffizienten (41a) angeschlossen ist.4. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Widerstand (45, 95) aus bifilar um den Transformatorkern gewickeltem Draht mit einem positiven Temperaturkoeffizienten besteht.5. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Spannungsquelle eine an sich bekannte »Zenerbrückenschaltung« (50) verwendet wird.6. Oszillator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Dioden (91, 92) mit negativem Temperaturkoeffizienten in Leitrichtung in den Steuerkreisen der Transistoren (71,72) angeordnet sind, um die Belastung des Transformators beiTemperaturen oberhalb der normalen Raumtemperatur mit steigender Temperatur zu erhöhen.7. Oszillator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß parallel zu der mit einem Reihenwiderstand (86,103,114) versehenen Spannungsquelle mindestens ein Widerstand (85; 101, 102; 111, 112, 113) mit negativem Temperaturkoeffizienten angeordnet ist.8. Oszillator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten eine oder mehrere Zenerdioden (85; 101,102; Ul) verwendet werden.9. Oszillator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß als Widerstand mit negativem Temperaturkoeffizienten eine Zenerdiode (111) in Reihe mit einer oder mehreren Dioden (112,113) mit negativem Temperaturkoeffizienten in Leitrichtung verwendet wird.Hierzu 1 Blatt Zeichnungen509 579/352 6.65 © Bundesdnickerei Berlin
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Family Applications (1)
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DE (1) | DE1194448B (de) |
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US4982351A (en) * | 1986-05-05 | 1991-01-01 | Texas Instruments Incorporated | Low cost high precision sensor |
US5051937A (en) * | 1986-05-05 | 1991-09-24 | Texas Instruments Incorporated | Low cost high precision sensor |
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US2875351A (en) * | 1957-11-22 | 1959-02-24 | Westinghouse Electric Corp | Power supply |
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1965
- 1965-08-04 US US508176A patent/US3319185A/en not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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GB1038052A (en) | 1966-08-03 |
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