DE2048369A1

DE2048369A1 - Parametrische Schaltung

Info

Publication number: DE2048369A1
Application number: DE19702048369
Authority: DE
Inventors: Steven Alan Clark N J Steckler (V St A)
Original assignee: RCA Corp
Current assignee: RCA Corp
Priority date: 1969-10-01
Filing date: 1970-10-01
Publication date: 1971-04-22
Also published as: IL35274A0; ATA889570A; GB1317625A; DE2048369B2; DE2048369C3; FR2062840A5; ES384203A1; SE365363B; US3636475A; YU239570A; AT328003B; IL35274A; DK130809C; YU33746B; MY7600072A; DK130809B; BE756911A; ZA706667B; JPS5019030B1; NL7014359A

Description

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7058-70/Kö/s

RCA 61,132
Convention Date:
October 1, I969

RCA Corporation, New York, N.Y., V.St.A. Parametrische Schaltung

Die Erfindung betrifft eine parametrische Schaltung, deren Blindwiderstand (Reaktanz) sich in Abhängigkeit von zugeführten Steuer- oder Regelsignalen ändert und die für Oszillatoren, deren Ausgangsfrequenz elektrisch geregelt ist, Filter, deren Bandbreite elektrisch geregelt ist, und anderweitige elektrisch geregelte Abstimmeinrichtungen geeignet ist.

Elektrisch geregelte parametrische Schaltungen finden vielfach in Anordnungen Anwendung, wo Oszillatoren mit veränderlicher Schwingungsfrequenz benötigt werden. Auch ist es in vielen Fällen erwünscht, daß diese Schwingungen in einer vorbestimmten festen ™ Beziehung zur Frequenz und Phase eines Regel- oder Bezugssignals stehen. Dies ist z.B. beim Horizontaloszillator eines Fernsehempfängers der Fall, wo die vom Oszillator erzeugte Horizontalablenkfrequenz genau mit den senderseitig übertragenen Horizontalsynchronisierimpulsen synchronisiert sein muß, damit das übertragene Fernsehbild einwandfrei wiedergegeben wird.

Möglichkeiten der Erzeugung eines Regelsignals in Abhängigkeit vom Frequenzunterschied zwischen der zu regelnden Schwingung und der Bezugs- oder Reffelschwingung ebenso wie spannungsgeregelte Oszillatoren unter Verwendung solcher Regelsignale sind allgemein bekannt. Oszillatoren, die Sinusschwingungen erzeugen, insbesondere

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solche, bei denen als frequenzbestimmende Elemente Resonanzkreise mit kapazitiven und induktiven Elementen verwendet werden, werden von den Gerätekonstrukteuren allgemein vorgezogen, weil sie frequenzstabiler sind als Sägezahn- oder Kippgeneratoren. Solche Sinusoszillatoren können dadurch geregelt werden, daß man in das frequenzbestimmende Netzwerk des Oszillators Blindwiderstandselemente einschaltet, deren Parameter durch das Regelsignal beeinflußt werden. Beispielsweise haben magnetische Verstärker oder spannungsabhängige Kondensatoren diese Eigenschaft. Eine ebenfalls häufig angewendete Methode besteht darin, daß man die Spannung am Schwingkreis eines Sinusoszillators tastet, die Phase der getasteten Spannungsprobe mit Hilfe eines RC-Gliedes verschiebt und mit Hilfe eines stromleitungsverändeiHichen Bauelements in Verbindung mit der Regelspannung einen veränderlichen Nebenschlußstrom erzeugt, der gegenüber der Schwingkreisspannung um ungefähr 90 phasenverschoben ist und als veränderliche Reaktanz zur Veränderung der Schwingfrequenz wirkt.

Monolithische integrierte Schaltungen erfordern neue schaltungstechnische Lösungen. Für integrierte Schaltungen werden Transistoren freizügiger verwendet als für Schaltungen mit diskreten Schaltungselementen. Hochohmige Widerstände und Kondensatoren beträchtlicher Größe werden so wenig wie möglich verwendet, da sie

sich nur mit Schwierigkeit in integrierter Form herstellen lassen. Auch ist es unerwünscht, eine beträchtliche Anzahl von diskreten Schaltungselementen außerhalb der integrierten Schaltung zu verwenden, da hierfür entsprechend viele Anschlüsse benötigt werden.

Zur Tastung oder zum Abfühlen der Spannung am Schwingkreis eines Sinusoszillators wird ein hochimpedantes RC-Netzwerk oder aber ein RC-Netzwerk mit großer Kapazität benötigt, was beides für integrierte Schaltungen nicht gut geeignet ist. Arbeitet man mit Stromtastung oder Stromfühlung in einem Blindwiderstandselement des Schwingkreises des Sinusoszillators, so entfällt das Erfordernis eines getrennten RC-Netzwerks für die Gewinnung von Strömen, die gegenüber der Schwingkreisspannung um ungefähr 90° phasenverschoben sind. Ferner arbeitet man bei Stromtastung mit

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niederimpedanzen Schaltungen, die für monolithische integrierte Schaltungsanordnungen besonders geeignet sind, da sie weniger Platz auf dem Siliciumschaltungsplättchen beanspruchen«

Die Erfindung geht aus von einer parametrischen Schaltung mit in Abhängigkeit von Regelsignalen veränderlichem Blindwiderstands wert für Oszillatoren mit elektrisch geregelter Ausgangsfrequenz, Filterstufen mit elektrisch geregelter Bandbreite sowie für anderweitige elektrisch geregelte Abstimmzwecke. Die parametrische Schaltung ist gekennzeichnet durch ein Blindwiderstandselement, einen Stromamplitudenfühler, der mit einem niederohmigen Eingang A in Reihe mit dem Blindwiderstandselement geschaltet ist und einen sich synchron mit dem Strom im Blindwiderstandselement ändernden Ausgangsstrom liefert, und einen eingangsseitig an den Ausgang des Stromamplitudenfühlers sowie ausgangsseitig mit dem Blindwiderstands element parallelgeschalteten, verstärkungsgeregelten Stromverstärker, wobei der in die Parallelschaltung aufgrund der Spannung am Blindwiderstandselement fließende Blindstrom vom Verstärkungsgrad des Stromverstärkers abhängt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnungen im einzelnen erläutert. Es zeigen:

Figur 1 das Blackschaltschema einer spannungsgeregelten Oszillatoranordnung mit erfindungsgemäßer parametrischer Schaltung; \

Figur 2 ein Detailschaltschema der Anordnung nach Figur 1, wobei die Blöcke nach Figur 1 durch gestrichelte Linien umrissen sind und die innerhalb der gestrichelten Linien enthaltene Schaltung in integrierter Form auf einem einzigen monolithischen Plättchen ausgebildet werden kannj

Figur 3 das Schaltschema einer anderen Ausführungsform der Stromamplitudenfühlereinrichtung in der Anordnung nach Figur Ij

Figur 4 das Blockschaltschema einer anderen geregelten Oszillatoranordnung, die unter Anwendung der Prinzipien der Ausführungsform nach Figur 1 eine Vorabstimmung liefertj und

Figur 5 das Blockschaltschema einer noch anderen geregelten Oszillatoranordnung, die unter Anwendung der Prinzipien der Anord-

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nung nach Figur 1 eine symmetrische und hochempfindliche Regelcharakteristik liefert«

In Figur 1 ist ein frequenzselektives Netzwerk mit Blindwiderstandselementen in Form einer Spüle 10 und eines Kondensators 12 mit jeweils einem ersten Anschluß 9 bzw. 11 an einen ersten Eingang 13 eines Verstärkers 14 angekoppelt. Der andere, Anschluß des Kondensators 12 liegt an Bezugspotential, beispielsweise Masse. Der andere Anschluß 17 der Spule 10 ist an einen zweiten Eingang 15 des Verstärkers 14 angekoppelt. Der Verstärker 14 hat außerdem einen mit dem Eingang 13 gekoppelten Rückkopplungsausgang 13', der das für das Schwingen der Anordnung erforderliche Rückkopplungssignal liefert. Das' Nut ζ aus gangs signal wird vom Ausgang 16 des Verstärkers 14 abgenommen.

Der Anschluß 17 der Spule 10 ist ferner mit einem Eingang 18 eines Stromfühlers (Stromamplitudenfühlers) 20 verbunden, der andererseits an Masse liegt. Der Ausgang 21 des Stromfühlers 20 ist mit dem Regeleingang 31 einer Stromquelle 30 verbunden, die ebenfalls an Masse liegt und mit ihrem Ausgang 32 an einen Anschluß eines Stromspalters 40 angeschlossen ist. Der Stromspalter 40 ist ferner über einen Anschluß 41 mit dem einen Anschluß 9 der Spule 10 sowie über einen Anschluß 42 mit dem anderen Anschluß 17 der Spule 10 verbunden.

Dem Stromspalter 40 ist ferner über einen ersten Regeleingang 44 ein äußeres Regelsignal zugeführt. Ein zweiter Regeleingang 45 des Stromspalters 40 ist an den Ausgang 52 einer Gleichspannungsquelle 50 angescÜLossen.

Im Betrieb bilden der Verstärker 14, der Resonanzkreis mit der Spule 10 und dem Kondensator 12 sowie der Rückkopplungsweg zwischen Rückkopplungsausgang und Eingang des Verstärkers 14 einen Oszillator, dessen Eigenschwingfrequenz durch die Parallelresonan,z komponenten 10 und 12 und den in einem Parallelblindstromweg fließenden Blindstrom bestimmt ist. Der Parallelblindstromweg enthält den an die Spule 10 angekoppelten Stromspalter 40. Mindestens ein Teil des in der Spule 10 fließenden Wechselstroms fließt auch

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durch den Stromfühler 20, der bei Änderungen dieses Stromes ein Regelsignal am Ausgang 21 erzeugt. Die auf dieses Regelsignal ansprechende Stromquelle 30 erzeugt entsprechend einen zweiten Blind strom, der in der Frequenz und Phase der Frequenz und Phase des Stromes in der Spule 10 entspricht (d.h. mit diesem "gleichläuft"). Dieser zweite Blindstrom (I in Figur l) fließt in einem Stromweg mit der Stromquelle 30 und dem Stromspalter 40, von dem mindestens ein Teil parallel zur Spule 10 liegt. Der Stromspalter 40 wählt in Abhängigkeit von einem dem Regeleingang 44 zugeführten Steuer- oder Regelsignal einen Teil des Blindstroms I₀, der dann parallel zur Spule 10 fließt. Durch Änderung des dem Regeleingang 44 zugeführten Regelsignals wird somit der Gesamtblindstrom parallel zur Spule 10 verändert, was sich elektrisch als eine Änderung der scheinbaren Größe oder Scheininduktivität der Spule 10 auswirkt. Die Schwingfrequenz hängt daher von einem frequenzbestimmenden Netzwerk ab, das die Parameterwerte der Spule 10 und des Kondensators 12 sowie die Größe desjenigen Teils des Blindstromes I enthält, der im zur Spule 10 parallelen Stromweg fließt. Der Anschluß 17 der Spule 10 kann außer an den Stromfühler 20 auch an den Anschluß 42 des Stromspalters 40 angeschlossen sein, wie an Hand von Figur 2 noch erläutert werden wird.

Im Betrieb beliefert die Gleichspannungsquelle 50 den Stromspalter 40 über dessen Anschluß 45 ^m^ einer Gleichspannung, die ungefähr gleich dem Gleichspannungswert des dem Regeleingang 44 zugeführten Signals ist. Wenn der Oszillator nach Figur 1 und 2 mit seiner Sollfrequenz schwingt, wird durch die Gleichstromvorspannung des Stromspalters 40 der Strom I in annäher-nd gleiche Hälften aufgeteilt. Die eine Strorakomponente I · fließt im Nebenschluß zur Spule 10, während die andere Stromkomponente (nicht gezeigt) in den Anschluß 42 des Stromspalters 40 fließt.

Wenn der Oszillator von der Sollfrequenz abweicht, wird durch das dem Regeleingang 44 des Stromspalters 40 zugeführte Regelsignal die zuvor ausgeglichene oder gleiche Verteilung des in die Anschlüsse 41 und 42 fließenden Stromes I verändert, und I '

s * s

wird größer oder kleiner als die Hälfte des Wertes von I , so daß ■ s

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die Schwingfrequenz des Oszillators wieder auf den Sollwert zurück gebracht wird.

Anstelle der gezeigten eintaktigen Regelspannung kann auch eine massesynunetrische Regelspannung verwendet werden, die dann den Regeleingängen 44 und 45 des Stromspalters 40 zugeführt wird, so daß die Gleichspannungsquelle 50 entfallen kann. Ferner kann der Stromfühler 20 statt mit der Spule 10 mit dem Kondensator 12 in Reihe geschaltet werden, in welchem Falle der sich ergebende Blindstrom mit dem Strom im Kondensator 12 gleichläuft. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist die Schaltung auf einem monolithi_ sehen Halbleitersubstrat integriert, wobei der Stromfühler und die Quelle nach Figur 2 elektrisch und thermisch miteinander gekoppelt sind.

Figur 2 zeigt Schaltungseinzelheiten der in den Blöcken 14, 20, 30 und 40 nach Figur 1 enthaltenen Anordnungen. Der Verstärker 14 ist ein Differenzverstärker mit Doppeleingängen 13 und 15. Der Eingang 13 ist an die Kaskadenanordnung zweier Emitterfolger-Transistoren 101 und 102 angekoppelt.Der Ausgang 102e des Transistors 102 ist über einen Koppelwiderstand 104 mit der Basis 106b eines Emitterfolger-Transistors 106 verbunden. Die Basis 106b liegt ferner über einen Vorspannwiderstand 108 an Masse. Das Ausgangssignal wird am Verbindungspunkt des Emitters 102e mit dem Widerstand 104 abgenommen, obwohl es stattdessen auch an verschiedenen anderen Punkten des Verstärkers 14 abgenommen werden kann. Der Eingang 15 ist an die Kaskadenschaltung zweier Emitterfolger-Transistoren 110 und 112 angekoppelt. Der Ausgang 112e des Transistors 112 ist über einen Koppelwiderstand 114 an die Basis Il6b eines zweiten Ausgangstransistors 116 angeschlossen. Die Basis 116b liegt ferner über einen Vorspannwiderstand 118 an Masse. Der Kollektor 116c des Transistors 116 ist als Rückkopplungsausgang mit dem ersten Eingang 13 des Verstärkers 14 verbunden. Ein den Transistoren 106 und 116 gemeinsamer Emitterarbeitswiderstand ist zwischen die Emitter 106e und Il6e und Masse geschaltet. Die Kollektoren 101c, 102c, 106c, HOc und 112c der Transistoren 101, 102, 106, 110 bzw. 112 sind an eine Betriebsspannungsquelle B+ an-

^geachlossen· 109817/1848

An den Eingang 13 des Verstärkers 14 ist das frequenzselektive Netzwerk mit der Spule 10 und dem Kondensator 12 über dessen Anschlüsse 9 und 11 angeschlossen. Der Kondensator 12 liegt mit seinem anderen Anschluß an Masse. Der Anschluß 17 der Spule 10 ist mit demEingang 15 des Verstärkers 14, dem Eingang 18 des Stromfühlers 20 und dem Anschluß 42 des Stromspalters 40 verbunden.

Der Stromfühler 20 ist mit seinem Eingang 18 an den Verbindungspunkt 219 des Emitters 222e eines Konstantstromtransistors 222 mit dem Kollektor 224c eines leitungsveränderlichen Transistors 224 angeschlossen. Der Emitter 224e des Transistors 224 liegt über einen Widerstand 226 an Masse. Der Transistor 224 kann, wie in f Figur 2 angedeutet, ein Mehremittertransistor sein.

Der Kollektor 222c des Transistors 222 ist über einen Widerstand 228 mit der Betriebsspannungsquelle B+ verbunden. Eine Bezugsgleichspannungsquelle, bestehend aus der zwischen B+ und Masse liegenden Reihenschaltung eines Widerstands 230 und einer ersten Zenerdiode 232, koppelt eine Konstantspannung vom Verbindungspunkt des Widerstands 230 mit der Diode 232 auf die Basis 222b des Konstant stromtränsistors 222. Ein Rückkopplungsweg verbindet den Kollektor des Transistors 222 mit der Basis des Transistors 224» Im Rückkopplungsweg ist ein Transistor 234, zwischen dessen Kollektor 234c und Basis 234b ein als in der gleichen Richtung wie der Basis-Emitterübergang des Transistors 234 gepolte Diode geschalteter I Transistor 236 liegt, mit seinem Kollektor 234c an den Verbindung^ punkt des Widerstands 228 mit dem Kollektor 222c des Transistors 222 angeschlossen. Der Emitter 234e des Transistors 234 ist an eine zweite Zenerdiode 237 angeschlossen, die so gepolt ist, daß sie bei Emitterstromfluß im Transistor 234 mit Zenerwirkung arbeitet. Die Anode 237a der Diode 237 ist an die Basis 224b des Transistors 224, an den Ausgang 21 des Stromfühlers 20 und über einen Widerstand 238 an Masse angescMossen.

Der Ausgang 21 des Stromfühlers 20 ist an den Regeleingang 31 der Stromquelle 30 angeschlossen. Die Stromquelle 30 enthält einen ßuellentransistor 310 mit Basis 310b, Kollektor 310c und Emitter 310e. Der Emitter 3l0e liegt über einen Widerstand 312 an

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Masse. Die Basis 31Ob ist an den Regeleingang 31 angeschlossen. Der Transistor 310 ist vorzugsweise thermisch mit dem Transistor 224- gekoppelt. Für bestimmte Anwendungszwecke kann der Transistor 310 ein Mehremittertransistor sein. Der Kollektor 310c ist über die Ausgangsklemme 32 mit dem Stromanschluß 43 des Str?omspalters 40 verbunden.

Der Stromspalter 40 enthält zwei Emitterfolger-Transistoren 401 und 402, die mit ihrem Emitter 401e bzw. 4O2e jeweils an die Basis 403b bzw. 404b zweier Transistoren 403 und 404 angeschlossen sind. Der Emitter 4O3e des Transistors 403 ist mit dem Emitter 4O4e des Transistors 404 über die Reihenschaltung zweier Wider-P stände 405 und 406 gekoppelt. Der Verbindungspunkt der Widerstände 405 und 406 ist mit dem Stromanschluß 43 des Stromspalters 40 verbunden,.

Die Kollektoren 401c und 402c der Transistoren 40I bzw. sind an B+ angeschlossen. Der Kollektor 403c des Transistors ist mit dem Stromanschluß 41 des Stromspalters 40 verbunden. Der Kollektor 404c des Transistors 404 ist mit dem Stromanschluß 42 des Stromspalters 40 verbunden. Die Basis 401b des Transistors 4OI ist an den Regeleingang 44 des Stromspalters 40 angeschlossen. Der Regeleingang 44 ist ferner über ein Filternetzwerk 46 mit Gleichstromübertragungscharakteristik an den Eingang 26 ange-^ schlossen, dem das äußere Regelsignal zugeführt ist. Das äußere W Regelsignal wird von einer Quelle 25 erzeugt, die beispielsweise eine übliche AFR-Schaltung (automatische Frequenzregelschaltung) in einem Fernsehempfänger sein kann, welche die Phase der Zeilenrücklauf impulse mit den ankommenden Zeilensynchronisierimpulsen vergleicht. Die Quelle 25 erzeugt ein Signal einer ersten Polarität, wenn die durch die Rücklaufimpulse angezeigte Oszillatorfrequenz unterhalb der Synchronisierimpulsfrequenz liegt oder die Rücklaufimpulse den Synchronisierimpulsen in der Phase voraneilen, sowie ein Signal entgegengesetzter Polarität bei Frequenz- oder Phasenabweichung in entgegengesetzter Richtung. Die Basis 402b des Transistors 402 ist an den zweiten Regeleingang 45 des Stromspalters 40 angeschlossen. Der Regeleingang 45 iöt ferner an den Ausgang 52 der Gleichspannungsquelle 50 angeschlossen. Der Aus-

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gang 52 ist ferner über einen Widerstand 55 mit dem Eingang 26 verbunden.

Die Arbeitsweise der Anordnung ist wie folgt. Im frequenzbestxmmenden Netzwerk mit der Spule 10 und dem Kondensator 12 werden Dauersinusschwingungen erzeugt, indem die am Netzwerk 10, 12 auftretende Wechselspannung auf den Eingang 13 des Verstärkers 14 gekoppelt, dort verstärkt und über die Kopplung zwischen den Anschlüssen 13 und 13' eine Wechselspannung rückgekoppelt wird, welche die Schwingspannung am Netzwerk 10, 12 unterhalt. Die Anschlüsse 17 und 15 liegen wegen der niederimpedanten Verbindung über den Stromfühler 20 wechselstrommäßig im wesentlichen auf ä Massepotential. Der Verstärker I4 enthält die Emitterfolger-Transistoren 101, 102, 110 und 112, die dem frequenzbestxmmenden Netz werk eine verhältnismäßig hohe Impedanz präsentieren, um eine übermäßige Belastung zu vermeiden. Die dem Eingang 13 des Verstärkers 14 zugeführte Spannung wird über die Transistoren 101 und und das Spannungsteilernetzwerk mit den Widerständen 104 und IO8 auf die Basis 106b des Transistors IO6 gekoppelt. Der vom Emitter 106e des Transistors IO6 stammende Emitterstrom erzeugt am Widerstand 120 eine Spannung, die mit der Eingangsspannung am Eingang 13 in Phase ist. Die Basis 116b des zweiten Ausgangstransistors Ho wird auf einer relativ festen Gleichspannung gehalten, die hauptsächlich durch die Vorspannwiderstände 114 und II8 bestimmt ist. ™

Da der Widerstand 120 den Emittern 106e und Il6e des Transistors 106 bzw. des Transistors Ho gemeinsam ist und die Basis Ii6b auf einer festen Spannung liegt, steuert die durch den Emitterstrom des Transistors IO6 am Widerstand 120 erzeugte Spannung den Transistor II6 aus, so daß am Kollektor 116c ein Kollektorstrom auftritt, der mit der Spannung am Anschluß 13' in Phase ist und zum Eingang 13 gelangt, so daß das für das Schwingen der Anordnung erforderliche Rückkopplungssignal erhalten wird. Die Transistoren 106 und II6 sind als Differenzverstärker zusammengesdaltet, Die mit dem Transistor 106 verbundenen Widerstände 104und 108 spannen diesen Transistor auf eine Gleichspannung vor, die gleich

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ist der durch die Widerstände 114 und 118 bestimmten Vorspannung des Transistors 116. Die Widerstände 114 und 118 sind so bemessen, daß eine Sättigung des Transistors 116 im Betrieb verhindert wird. Das Ausgangssignal wird am Verbindungspunkt des Emitters 102e des Transistors 102 mit dem Widerstand 104 abgenommen, könnte jedoch stattdessen auch an verschiedenen anderen Stellen, beispielsweise an einem zwischen B+ und den Kollektor des Transistors 106 gekoppelten Widerstand abgenommen werden.

Es soll jetzt die Einrichtung zum Verändern der Schwingfrequenz beschrieben werden. Der inder Spule 10 fließende Strom ist außer Phase mit der Spannung an der Spule 10, d.h. ist ein Blindstrom. Der Blindstrom der Spule 10 fließt teilweise durch den Stromfühler 20. Dieser erzeugt im Zusammenwirken mit der Stromquelle 30 einen zweiten Blindstrom I , der in Phase und Frequenz mit dem in der Spule 10 fließenden Blindstrom gleichläuft. Die Emiifcerflächenverhältnisse der Transistoren 224 und 310 können so verändert werden, daß sich ein Strom I ergibt, der die erforderliehe Größenbeziehung zu dem im Kollektor des Transistors 224 fließenden abgefühlten oder getasteten Strom hat.

Wenn man den in der Spule 10 vom Anschluß 9 zum Anschluß 17 fließenden Strom als positiv und den in der Spule 10 vom Anschluß 17 zum Anschluß 9 fließenden Strom als negativ definiert, ergibt sich, daß der positive Blindstrom in der Spule 10 in Durchlaßrich tung des Transistors 224 im Stromfühler 20 und der negative Strom in der Spule 10 in Durchlaßrichtung des Transistors 222 des Stromfühlers 20 fließt. Der Strom des Transistors 222 wird jedoch durch die Gegenkopplung vom Kollektor 222c des Transistors 222 zur Basis 224b des Transistors 224 und durch die Beaufschlagung der Basis 222b mit einer konstanten Gleichspannung von der Spannungsquelle mit dem Widerstand 230 und der spannungsregelnden Zenerdiode 232 auf einem konstanten Wert gehalten. Der Gegenkopplungsweg enthält den Transistor 234, die Diode 236, die Zenerdiode 237 und den Widerstand 238. Die Widerstände 228 und 238 spannen die Diode 237 so vor, daß sie mit Zenerwirkung arbeitet. Die Dioden 234, 236 und sowie der Transistor 234 besorgen eine Temperaturkompensation für

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den Widerstand 228, so daß der Strom im Transistor 222 konstant gehalten und der Arbeitspunkt gegen Schwankungen der Umgebungstemperatur stabilisiert wird.

Wenn im Betrieb der Strom am Anschluß 18 in negativer Richtung ansteigt und folglich der Kollektorstrom des Transistors 222 momentan anzusteigen bestrebt ist, fällt die Spannung am Kollektor 222c wegen des vergrößerten Spannungsabfalls am Kollektorwiderstand 228 ab. Diese absinkende Spannung wird auf die Basis 224b des Transistors 224 gegengekoppelt, so daß die Stromleitung des Transistors 224 sich erniedrigt, wodurch wiederum der Stromanstieg am Anschluß 18 kompensiert und das Ansteigen des Kollek- ^ torstromes des Transistors 222 unterbunden wird. Wenn der Strom am Anschluß l8 in negativer Richtung abnimmt und folglich der Kollektorstrom des Transistors 222 momentan abzusinken bestrebt ist, ergibt sich die entgegengesetzte Wirkungsweise, wodurch wiederum die Stromänderung im Transistor 222 aufgehoben wird.

Aufgrund dieser Gegenkopplungswirkung stellt der Stromfühler effektiv eine an die Spule 10 angekoppelte niedrige Impedanz dar. Da der Kollektorstrom des Transistors 222 relativ konstant ist, äußern sich nahezu alle Stromänderungen in der Spule 10 als Erhöhungen oder Erniedrigungen des Kollektorstroms des Transistors 224. Die endliche Rückkopplungsschleifenverstärkung des Stromfühlers 20 kann jedoch eine kleine I-Modulation im Transistor 222 zu- f lassen. Die tatsächliche Stromteilung am Punkt 18 ist eine Funktion dieser Rückkopplungsschleifenverstärkung.

Die Stromquelle 30 mit dem Transistor 310 ist über dessen Basis 310b und die Verbindung der Anschlüsse 31 und 21 mit der Basis 224b des Transistors 224 gekoppelt. Die mit den Transistoren 310 und 224 verbundenen Widerstände 312 bzw. 226 sind so gewählt, daß in den Transistoren 310 und 224 Emitterspannungen erzeugt werden, die eine vorbestimmte Beziehung zueinander haben. Ferner sind die Transistoren vorzugsweise thermisch gekoppelt, beispielsweise indem sie nebeneinander auf einem monolithischen integrierten Schaltungssubstrat angeordnet sind. Der Kollektorstrom des Transistors 310 läuft daher in Phase und Frequenz mit dem Kollektor-

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strom des Transistors 224 gleich, während die Größe des Kollektorstroms des Transistors 310 in fester Beziehung zur Größe des Kollektorstroms des Transistors 224 proportional zu den relativen Basis-Emitterflächen der Transistoren 310 und 224 und den Emitterwiderständen 312 und 226 steht.

Bei einer Ausführungsform beträgt der Kollektorstrom des Transistors 310 ein Viertel des Kollektorstroms des Transistors 224, da die Basis-Emitterfläche des Transistors 310 ein Viertel der des Transistors 224 beträgt, wie in Figur 2 durch das Vierfachemittersymbol für den Transistor 224 angedeutet. Das Verhältnis zwischen den Kollektorströmen der Transistoren 310 und 224 bestimmt den Frequenzbereich, über welchen der Oszillator abstimmbar ist. Die 4:1-Beziehung eignet sich bei Verwendung des Oszillators im, Horizontal- oder Zeilenablenkteil eines Fernsehempfängers. Das genannte Verhältnis ändert sich mit den relativen Basis-Emitter flächen und braucht nicht ein ganzzahliges Verhältnis zu sein.

Durch Abfühlen oder Abgreifen eines Teils des in der Spule 10 fließenden Iststromes erzeugt der Stromfühler 20 zusammen mit der Stromquelle 30 eine Blindstromprobe I , die in Phase und Frequenz mit dem Blindstrom in der Spule 10 gleichläuft. Diese Stromprobe wird auf den Stromspalter 40 gekoppelt, der einen Parallelstromweg zur Spule 10 herstellt. Ein Teil dieser Blindstromprobe I ' ist als

Nebenschluß- oder Parallelstrom bezeichnet.

Der Stromspalter 40 verändert die Größe des parallel zur Spule

10 fließenden Anteils des Blindstroms (i ). Der Stromspalter 40

enthält die beiden differential oder gegensinnig in Reihe gekoppelten Transistoren 403 und 404. Da I die gleiche Phase hat wie der Strom in der Spule 10, wirkt sich der parallel zur Spule 10 liegende Stromweg für einen Teil des Stromes I effektiv als die Paralbl-

schaltung einer scheinbaren Induktivität zur Spule 10 aus, deren Induktivität sich entsprechend dem angelegten äußeren Regelsignal ändert, so daß die Schwingfrequenz der Anordnung sich entsprechend ändert. Im Stromspalter 40 bilden der Transistor 4°3 und der Widerstand 405 den Parallelstromweg vom Anschluß 9 der Spule 10 zur Stromquelle 30. Die dem Anschluß 26 zugeführte äußere Regelspannung

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wird durch das Filternetzwerk 46 mit relativ langer Zeitkonstante gefiltert und der Basis 401b des Transistors 401 zugeleitet. Der Transistor 4OI verhindert eine Belastung des Filters. Vom Transistor 401 gelangt die Regelspannung zur Basis 403b, wodurch die Stromleitung des Transistors 403 sich entsprechend dem Regelsignal ändert. Bei der bevorzugten Ausführungsform beträgt I ' die Hälfte des Gesamtstromes I der Stromquelle 30, wenn der Oszillator mit der Sollfrequenz (z.B. 15 734 Hz im Horizontaloszillator eines Farbfernsehempfängers) schwingt.

Der restliche Anteil des Stromes der Stromquelle 30 (I - I ') wird vom Transistor 404 geleitet, dessen Kollektor 404c mit dem Anschluß 17 der Spule 10 verbunden ist. Diese Verbindung ist erwünscht, um den Gleichstromarbeitspunkt des Transistors 224 im Stromfühler 20 konstant zu halten. Die Emitterwiderstände 405 und 406 der Transistoren 403 und 404 sorgen für die nötige Empfindlich keit des Stromspalters, so daß die Anordnung im Bereich der zugeführten Regelsignale linear arbeitet. Die Gleichspannungsquelle erzeugt eine Vorspannung für den Transistor 404, die der Basis 404b über den Transistor 402, der die gleiche Aufgabe erfüllt wie der Transistor 401, zugeführt ist. Der Widerstand 55 koppelt den Ausgang der Gleichspannungsquelle 50 mit dem Eingang 26, um bei Abwesenheit des Regelsignals eine Regelspannung bereitzustellen. Diese hält den Oszillator auf der gewünschten Sollfrequenz, falls die I Regelspannung verlorengeht, beispielsweise als Folge des Ausfalls der Synchronisiersignale bei Verwendung der Anordnung als Horizontaloszillator in einem Fernsehempfänger. Diese Wirkung wird erzielt, da der Stromspalter symmetrisch ist. Der Widerstand 55 ist so groß bemessen, daß er bei Anwesenheit eines Regelsignals den normalen Betrieb nicht beeinträchtigt. Durch eine positiv gerichtete Regelspannung steigt der Wert von I ' an, so daß die Schwing-

frequenz des Oszillators sich erhöht.

Obwohl die vorstehend beschriebene Anordnung sich besonders für integrierte Schaltungen auf einem monolithischen Halbleitersubstrat eignet, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. An Stelle des Stromspalters kann man auch anderweitige Einrichtungen

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- 14 zum Verändern der Größe des Anteils I ' des Stroms I . Die Anord-

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nung kann auchstatt einer positiven eine negative Regelcharakteristik aufweisen. Ferner können andere Methoden der Stromfühlung oder Stromtastung für die Gewinnung des Stromes I verwendet werden. Eine entsprechende Schaltung ist in Figur 3 gezeigt.

In Figur 3 fließt der Strom der Spule 10 durch die Reihenschaltung einer Diode 323 und eines Transistors 324. Ein Widerstand 322 verbindet den Verbindungspunkt der Spule 10 und der Diode 323 mit der Betriebsspannungsquelle B+. Der Widerstand 322 erzeugt eine Vorspannung für die Diode 323 und den Transistor 324 und bietet eine hohe Impedanz, die verhindert, daß der abgegriffene Strom nebengeschlossen wird. Die Diode 323 koppelt die Spule 10 mit dem Transistor 324. Die Basis 324b des Transistors 324 ist mit dem Kollektor 324c dieses Transistors verbunden. Der Transistor 310 der Stromquelle 30 ist mit seiner Basis 310b an die Basis 324b des Transistors 324 des Stromfühlers 20 angeschlossen. Die Transistoren 324 und 3IO weisen eine proportionale Stromleitung auf, da die Basen 310b, 324b sowie die Emitter 310e, 324e die gleiche Spannung führen, und bei thermisch (z.B. auf dem gleichen integrierten Schaltungsplättchen) gekoppelten Transistoren 310 und läuft der Kollektor-strom des Transistors 310 mit dem Strom des Transistors 324 gleich, wobei die Größe des Stromes auf das Verhältnis der Basis-Emitterflächen der entsprechenden Transistoren bezogen ist. Es erzeugt also auch hier die Stromquelle 30 einen Strom I , der mit dem Strom in der Spule 10 gleichläuft.

Die Regelcharakteristik der Anordnung kann z.B. dadurch verändert werden, daß man den Strom sowohl der Spule 10 als auch des Kondensators 12 abfühlt oder abgreift. Ein Ausführungsbeispiel einer solchen Anordnung ist in Figur 4 gezeigt. Zum Unterschied von der Anordnung nach Figur 1 hängt bei dieser Anordnung die Mittenfrequenz nur von den Parameterwerten der Spule 10 und des Kondensators 12 ab, wenn die induktive Stromprobe und die kapazitive Stromprobe gleich sind. Die Anordnung kann also vorabgestimmt werden.

In Figur 4 können die Blöcke I4, 201, 20c, 301, 30c, 40I und

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40c die gleichen Schaltungen wie die entsprechenden Blöcke 14, 20, 30 und 40 in Figur 2 enthalten. Den Stromspaltern 401 und 40c kann ein differentielles Regelsignal für die Frequenzregelung zugeleitet werden. Der Hauptunterschied in der Arbeitsweise dieser Anordnung gegenüber der nach Figur 2 besteht darin, daß ein zusätzlicher Parallelstromweg für den dem Kondensator 12 entsprechenden Blindstrom vorgesehen ist. Es werden somit die Ströme in beiden Blindwiderstandselementen 10 und 12 abgefühlt und die erzeugten Parallelströme zwecks Regelung der Schwingfrequenz der Anordnung verändert.

Eine Anordnung mit symmetrischer Regelcharakteristik kann | mit hoher Regelempfindlichkeit und einem bis zu sehr niedrigen Frequenzwerten nahe null reichenden Schwingfrequenzbereich ausgebildet werden. Eine entsprechende Anordnung ist in Figur 5 gezeigt. Wiederum können die Schaltungen der Blöcke 14> 20, 30a, 30b, 40a und 40b mit den entsprechenden Schaltungen in Figur 2 identisch sein. Die Arbeitsweise dieser Schaltungen ist die gleiche, wie an Hand von Figur 2 erläutert. Ein in den Stromkreis der Stromquelle 30b eingeschalteter Inverter (Polaritätsumkehrstufe) 60 kehrt in üblicher Weise die Phase des Stromes der Stromquelle 30b um. Der Stromspalter 40a und der Stromspalter 40b werden durch Dioden 501 und 502 sowie Widerstände 503 und 504 auf die erforderlichen Arbeitspunkte vorgespannt. Der Vorteil der Anordnung nach Figur 5 ergibt sich aus Folgendem. Bei Verwendung eines ein- f zigen Stromspalters ist der im Parallelstromweg mit dem Stromspalterfließende zweite Blindstrom linear auf das Regelsignal bezogen. Da die Schwingfrequenz der Anordnung nach einer Quadratwürzelfunktion auf den Blindstrom bezogen ist, ändert sich die Frequenz der Anordnung als Funktion der Quadratwurzel des Regelsignals. Werden dagegen in Reihe geschaltete Stromspalter wie die Stromspalter 40a und 40b in Figur 5 verwendet, so weist der parallel zum Blindwider; Standselement fließende Nebenschlußstrom eine Beziehung zweiter Ordnung zum zugeführten Regelsignalauf, Die Frequenz ist daher linear auf das Regelsignal bezogen. In der Anordnung nach Figur 5 sind die Stromquellen 30a und 30b parallel zu einem einzigen Stromfühler 20, von dem sie ausgesteuert werden, geschaltet. Der Strom

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im Inverter 60 läuft in der Phase mit dem Strom in der Spule in einer vorbestimmten Phasenbeziehung gleich. Wenn er um l80 gegenüber dem Strom in der Spule 10 phasenverschoben ist, löscht er effektiv den induktiven Strom, und die Schwingfrequenz wird durch die Größe des im Parallelstromweg mit den Stromspaltern 40a .und 40b sowie der Stromquelle 30 fließenden ParallelStroms bestimmt.

Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform der Anordnung nach Figur 2 wurden wie folgt bemessene Schaltungselemente verwendet :

Kondensator 12 0,005 Mikrofarad

Spule 10 25 Millihenry

Widerstände 55 150 000 0hm

104 3 000 0hm

108 1 000 0hm

114 3 000 0hm

118, 1 000 0hm

120 2 000 0hm

226 130 0hm

228 1300 0hm

230 20 000 0hm

238 3 000 0hm

312 520 0hm

405 240 0hm

406 240 0hm

Die Widerstände und Halbleiterbauelemente waren in integrierter Form auf einem monolithischen Halbleitersubstrat angebracht. Die Spannung B+ betrug ungefähr 10,5 Volt Gleichspannung.

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Claims

P at ent ansprüc he

1J Parame-fcrische Schaltung mit in Abhängigkeit von Regelsignalen veränderlichem Blindwiderstandswert für Oszillatoren mit elektrisch geregelter Ausgangsfrequenz, Filterstufen mit elektrisch geregelter Bandbreite und dergleichen elektrisch geregelte Schaltungsanordnungen, gekennzeichnet durch ein Blindwiderstandselement (lO), eine Stromfühleranordnung (20), die mit einem niederohmigen Eingang (l8) in Reihe mit dem Blindwiderstandselement geschaltet ist und an ihrem Ausgang (21) einen sich synchron mit dem Strom im Blindwiderstandselement ändernden Strom liefert, und einen eingangsseitig (31) an den Ausgang der Stromfühleranordnung angekoppelten sowie mit einem ersten Ausgang (41) ™ parallel zum Blindwiderstandselement geschalteten, verstärkungsgeregelten Stromverstärker (30, 40), wobei der in die Parallelschaltung aufgrund der Spannung am Blindwiderstandselement fließen de Blindstrom vom Verstärkungsgrad des Stromverstärkers abhängt.
2. Schaltungnach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der verstärkungsgeregelte Stromverstärker eine Stromquelle (30), deren Strom sich in der Amplitude proportional zur Amplitudenänderung des vom Stromfühler (20) gelieferten Stromes ändert, und einen Stromspalter (40), der zwei alternative Stromwege zur Stromquelle bildet, von denen mindestens einer in seiner Leitfähigkeit regelbar ist, enthält, wobei der erste Strom- ä weg parallel zur Reihenschaltung des Blindwiderstandselements und des. Stromfühlers gekoppelt ist*
3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden alternativen Stromwege in Reihe mit dem niederohmigen Eingang (18)der Stromfühleranordnung gekoppelt sind.
4. Schaltung nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch einen Transistor (310), dessen Kollektor-Emitterstrecke die Stromquelle (30) bildet und der mit seiner Basis

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(31Ob) an den Ausgang (21) der Stromfühleranordnung (20) angekoppelt ist»
5. Schaltung nach Anspruch 4> dadurc h. g e k e η nzelchnet , daß die Stromfühleranordnung (20) einen in Reihe mit dem Blindwiderstandselement (10) und parallel zur Basis-Emitterstrecke des ersten Transistors (310) gekoppelten Halbleitergleichrichter enthält.
6. Schaltung nach Anspruch 4> dadurch gekennzeichnet, daß die Stromfühleranordnung einen zweiten Transistor, dessen Basis eine feste Vorspannung zugeführt ist und dessen Basis-Emitterübergang den niederohmigen Eingang der Stromfühleranordnung bildet, einen ersten Widerstand, einen mit seinem Kollektor an denEmitter des zweiten Transistors angeschlossenen dritten Transistor, wobei der erste Widerstand und die Kollektor-Emitterstrecken des zweiten und des dritten Transistors in Reihe an eine Betriebsspannungsquelle angeschlossen sind, und eine Koppelanordnung zwischen dem Kollektor des zweiten Transistors und den Basen des ersten und des dritten Transistors enthält.
7· Schaltung nach einem der Ansprüche 2 bis 6, d a d u r ch gekennzeichnet, daß der Stromspalter (40) zwei jeweils in Basisverstärkerschaltung ausgelegte Transistoren (403, 404) enthält, die mit ihren Emittereingängen zusammengeschaltet und an die Stromquelle (30) angeschlossen sind und deren Emitter-Kollektor strecken die beiden alternativen Stromwege bilden, und daß zwischen die Basen dieser beiden Transistoren eine Quelle (25) der Regelsignale gekoppelt ist.
8« Schaltung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Bestandteil eines elektrischen Signalfiltere bildet, das in eine Rückkopplungsschleife mit einem für die Erzeugung von Dauerschwingungen ausreichenden Verstärkungsgrad eingeschaltet ist, wobei die Frequenz der Schwingungen durch die Regelsignale beeinflußt wird.

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9. Schaltung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelsignale durch ein von einem Synchrondetektor geliefertes Trägereingangssignal von der Rüekkopplungsschleife und ein zu demodulierendes Eingangssignal von einer Synchronisierinformationsquelle gebildet werden.

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