DE19606684A1 - Oszillatorschaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Oszillatorschaltung.

Bislang wurden insbesondere in integrierten Schaltkreisen für Hochfrequenzanwendungen symmetrische Oszillatoren in kapaza­ tiver Dreipunktschaltung, sogenannte symmetrische Collpit-Os­ zillatoren, verwendet. Ein derartiger integrierter Schalt­ kreis ist beispielsweise der Typ S 042 der Firma Siemens, welcher beispielsweise in dem Datenbuch "Integrierte Schal­ tungen für die Unterhaltungselektronik 1986/87", Seiten 43 bis 48 beschrieben ist. Im Prinzip besteht ein derartiger Collpit-Oszillator aus zwei Transistoren, deren Basen und Kollektoren über jeweils einen Widerstand mit einem Versor­ gungspotential verbunden sind und deren Emitter über jeweils einen Widerstand an ein Bezugspotential angeschlossen sind. Zwischen Basis und Emitter der beiden Transistoren ist dabei jeweils ein Kondensator geschaltet, wobei zwischen die Emit­ ter der beiden Transistoren ein weiterer Kondensatorgesetzt wird. Ein Schwingkreis ist schließlich zwischen den Basen der beiden Transistoren angeordnet.

Der Vorteil bei diesem Oszillatortyp ist, daß die Spule keine oder nur wenige Anzapfungen benötigt, die darüber hinaus hin­ sichtlich ihrer Genauigkeit unkritisch sind. Nachteilig ist allerdings, daß die Emitterwiderstände der beiden Transisto­ en den Schwingkreis bedämpfen und damit ein erhöhtes Weitab- Phasenrauschen hervorrufen.

Hinsichtlich des Weitab-Phasenrauschens sind symmetrische Os­ zillatoren in induktiver Dreipunkt-Schaltung, sogenannte Hartley-Oszillatoren, wesentlich günstiger. Das Grundprinzip des Hartley-Oszillators ist ebenso wie das Grundprinzip des Collpit-Oszillators, beispielsweise in U. Tietze, Ch. Schenk, "Electronic Circuits-Design and Applications", Seiten 413 und 414 beschrieben. Nachteilig bei Hartley-Oszillatoren ist, daß insbesondere bei symmetrischer Ausführung hohe Anforderungen an die Induktivität des Schwingkreises und insbesondere an die Genauigkeit der Abgriffe gefordert werden. Die Herstel­ lung derartiger Induktivitäten für den Hochfrequenzbereich erfordern daher einen verhältnismäßig hohen Aufwand.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Oszillatorschaltung anzu­ geben, bei der trotz Verwendung von Induktivitäten mit Ab­ griffen der Herstellungsaufwand gering ist.

Die Aufgabe wird durch eine Oszillatorschaltung gemäß Patent­ anspruch 1 geläst. Ausgestaltungen und Weiterbildungen des Erfindungsgedankens sind Gegenstand von Unteransprüchen.

Eine erfindungsgemäße Oszillatorschaltung enthält einen Schwingkreis mit mindestens einer Kapazität sowie eine Induk­ tivität mit zwei Hauptanschlüssen, einer Mittenanzapfung so­ wie zwei symmetrisch angeordneten weiteren Anzapfungen. Die Induktivität wird dabei als U-förmiger Streifenleiter ausge­ bildet, wobei die Mittenanzapfung am Umkehrpunkt des U-förmi­ gen Streifenleiters angeordnet wird. Die Hauptanschlüsse be­ finden sich an den Schenkelenden des U-förmigen Streifenlei­ ters. Die weiteren Anzapfungen erfolgen jeweils in gleicher Entfernung von dem jeweiligen Schenkelende.

Bevorzugt ist die Oszillatorschaltung symmetrisch ausgebildet und arbeitet insbesondere nach dem Hartley-Prinzip.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die Mittenanzapfung über einen Widerstand mit einem Bezugspoten­ tial und die weiteren Anzapfungen mit dem Emitter jeweils ei­ nes der beiden Transistoren verbunden ist. Die Hauptanschlü­ sse des U-förmigen Streifenleiters sind dabei zum einen über einen Kondensator miteinander und zum anderen über jeweils einen weiteren Kondensator mit der Basis jeweils eines der beiden Transistoren verschaltet. Darüber hinaus sind die Basen und Kollektoren der beiden Transistoren über jeweils einen weiteren Widerstand mit einem Versorgungspotential ver­ bunden. Anstelle der Widerstände können in gleicher Weise auch Strombegrenzungselemente oder Stromquellen eingesetzt werden.

Der Oszillator ist insbesondere für den Einsatz in einem in­ tegrierten Schaltkreis vorgesehen.

Der U-förmige Streifenleiter wird dann bevorzugt unter dem integrierten Schaltkreis angeordnet.

Der Vorteil einer U-förmigen Ausbildung des Streifenleiters liegt zum einen in einer mit hoher Genauigkeit und einfach durchzuführenden Plazierung der Mittenanzapfung und der wei­ teren Anzapfungen, in einer hohen Symmetrie und in einer sehr guten Reproduzierbarkeit. Der Vorteil der induktiven Drei­ punkt-Schaltung wiederum liegt in der niedrigen ohmschen Be­ lastung des Schwingkreises, da der gemeinsame Emitterwider­ stand wechselspannungsmäßig nicht wirksam ist, was zu einem verbesserten Weitab-Phasenrauschen führt. Das Anordnen des U-förmigen Streifenleiters unter einer integrierten Schaltung hat schließlich den Vorteil einer Abschirmwirkung durch den integrierten Schaltkreis.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Figuren der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 den erfindungsgemäßen Oszillator in einem Schaltbild und

Fig. 2 den Aufbau der Induktivität bei dem Oszillator nach Fig. 1.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wird von einem symmetrischen Hartley-Oszillator ausgegangen. Dieser umfaßt zwei Bipolartransistoren 1 und 2 vom npn-Typ. Basis und Kol­ lektor des Transistors 1 sind über jeweils einen Widerstand 3 bzw. 4 in gleicher Weise wie Basis und Emitter des Tran­ sistors 2 über jeweils einen Widerstand 5 bzw. 6 an ein Ver­ sorgungspotential 7 angeschlossen. Die Transistoren 1 und 2 sowie die Widerstände 3 bis 6 sind in eine integrierte Schal­ tung 8 mitintegriert. Die integrierte Schaltung 8 umfaßt wei­ tere Schaltungsteile, die jedoch der Übersichtlichkeit halber nicht im einzelnen dargestellt sind. Das Versorgungspotential 7 wird über einen Anschluß 9 den in der integrierten Schal­ tung 8 enthaltenen Teilen der erfindungsgemäßen Oszillator­ schaltung zugeführt. Des weiteren sind Basis und Emitter des Transistors 1 sowie Basis und Emitter des Transistors 2 über jeweils einen Anschluß 10, 11, 12 bzw. 13 nach außen geführt. Der mit der Basis des Transistors 1 verbundene Anschluß 10 ist extern über einen Kondensator 14 mit einem Hauptanschluß einer Induktivität 15 gekoppelt. Der andere Hauptanschluß der Induktivität 15 ist über einen Kondensator 16 mit dem An­ schluß 13 der integrierten Schaltung 8 gekoppelt, wobei der Anschluß 13 seinerseits mit der Basis des Transistors 2 ver­ bunden ist.

Die Induktivität 15 weist darüber hinaus eine Mittenanzapfung auf, die über einen Widerstand 17 mit einem Bezugspotential 18 gekoppelt ist. Darüber hinaus sind bei der Induktivität 15 zwei weitere Anzapfungen vorgesehen, die symmetrisch zur Mit­ tenanzapfung angeordnet sind. Diese weiteren Anzapfungen sind mit den Anschlüssen 11 und 12 der integrierten Schaltung 8 verbunden, die ihrerseits innerhalb der integrierten Schal­ tung 8 an den Emitter des Transistors 1 bzw. an den Emitter des Transistors 2 angeschlossen sind. Zwischen die beiden Hauptanschlüsse der Induktivität 15 ist schließlich eine Ka­ pazität 19 geschaltet, die zusammen mit der Induktivität 15 einen Schwingkreis bildet.

Gemäß Fig. 2 ist die Schaltungsanordnung nach Fig. 1 bei­ spielsweise mechanisch derart aufgebaut, daß der integrierte Schaltkreis 8 ein Dual-Inline-Gehäuse mit zehn Anschlüssen umfaßt. Neben den Anschlüssen 9 bis 13, die in einer Reihe liegen, sind noch weitere Anschlüsse 20, die dem gegenüber in einer Reihe liegen, vorsehen. Die Anschlüsse 20 und 9 bis 13 sind auf einer Seite einer nicht näher dargestellten Lei­ terplatte auf entsprechende Leiterbahnen aufgelötet. Die bei­ terbahnen sind in der Zeichnung durch entsprechende schwarze Flächen dargestellt.

Die Induktivität 15 ist dabei erfindungsgemäß als U-förmiger Streifenleiter mit zwei zueinander parallel liegenden, die Schenkel des U-förmigen Streifenleiters bildenden Leiterbah­ nen, die einerseits jeweils spitz auf einen gemeinsamen An­ schlußpad zulaufen und die andererseits jeweils abgewinkelt voneinander weg auf jeweils einen Anschlußpad führen. Der ge­ meinsame Anschlußpad dient zur Befestigung eines Anschlusses des Widerstandes 17, dessen anderer Anschluß ebenfalls über einen entsprechenden Anschlußpad und eine Leiterbahn an das Bezugspotential gelegt ist. Die Anschlußpads an den jeweili­ gen Schenkelenden sind zum einen über jeweils eine Leiterbahn mit jeweils einem von zwei weiteren Anschlußpads verbunden, zwischen die der Kondensator 19 geschaltet ist. Die unmittel­ bar am Schenkelende des U-förmigen Streifenleiters 15 ange­ brachten Anschlußpads sind jeweils mit einem Anschluß des Kondensators 14 bzw. 15 verbunden. Der jeweils andere An­ schluß der Kondensatoren 14 und 15 ist mit einem über eine Leiterbahn mit dem Anschluß 10 bzw. 13 der integrierten Schaltung 8 verschalteten Anschlußpad verbunden.

Der U-förmige Streifenleiter 15 ist beim Ausführungsbeispiel so angeordnet, daß von dem integrierten Schaltkreis 8 teil­ weise überdeckt wird. In gleicher Weise ist aber auch bei entsprechender Anordnung der Anschlüsse 11, 12 der integrier­ ten Schaltung 8 eine Ausgestaltung mäglich, bei der der U-förmige Streifenleiter 15 fast vollständig von dem integrier­ ten Schaltkreis 8 überdeckt wird.

Der integrierte Schaltkreis 8 ist dabei auf einer Seite der nicht dargestellten Leiterplatte direkt an den Anschlußpads angelötet, während die Kondensatoren 14, 15 und 19 sowie der Widerstand 17 auf der anderen Seite der Leiterplatte angeord­ net sind und die Befestigung derart erfolgt, daß die Anschlüsse der Kondensatoren 14, 15 und 19 sowie des Wider­ standes 17 durch Bohrungen im Bereich der Anschlußpads ge­ führt sind und an diesen festgelötet sind. Die weiteren Ab­ griffe der Induktivität 15 entstehen also durch Einlöten des integrierten Schaltkreises 8 an der entsprechenden Stelle. Dabei liegen bevorzugt die beiden Anschlüsse 11 und 12 des integrierten Schaltkreises 8, die mit den Emittern der Tran­ sistoren 1 und 2 verbunden sind, direkt nebeneinander. Jedoch können zwischen diesen beiden Anschlüssen 11 und 12 aber auch nicht hochfrequente Anschlüsse des integrierten Schaltkreises 8 sich befinden. Die im Ausführungsbeispiel dargestellte An­ ordnung mit den unmittelbar nebeneinanderliegenden Anschlüs­ sen 11 und 12 sowie die direkt daneben befindlichen An­ schlüsse 10 und 13, die mit den Basen der Transistoren 1 und 2 verbunden sind, ermöglicht einen sehr kompakten Aufbau der Oszillatorschaltung sowie eine äußerst kurze Leitungsführung, die unerwünschte äußere Einflüsse möglichst gering hält.

Somit zeichnet sich die erfindungsgemäße Oszillatorschaltung durch eine hohe Kompaktheit durch eine geringere Empfindlich­ keit gegenüber äußeren Einflüssen, eine gute Selbstabschir­ mung, geringes Rauschen und hohe Reproduzierbarkeit aus. Der Streifenleiter selbst ist mit hoher Genauigkeit und Reprodu­ zierbarkeit sowie auf einfache Weise herzustellen.

Claims (5)

1. Oszillatorschaltung mit einem eine Kapazität (19) und eine Induktivität (15) aufweisenden Schwingkreis, bei der

• - die Induktivität (15) zwei Hauptanschlüsse, eine Mittenan­ zapfung sowie zwei zur Mittenanzapfung symmetrisch angeord­ nete weitere Anzapfungen aufweist,
• - die Induktivität (15) als U-förmiger Streifenleiter ausge­ bildet ist,
• - die Mittenanzapfung am Umkehrpunkt des U-förmigen Streifen­ leiters angeordnet ist,
• - die Hauptanschlüsse an den Schenkelenden des U-förmigen Streifenleiters angeordnet sind und
• - die weiteren Anzapfungen jeweils in gleicher Entfernung von dem jeweiligen Schenkelende sich befinden.

2. Oszillatorschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Os­ zillatorschaltung symmetrisch und vom Hartley-Typ ist.

3. Oszillatorschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mit­ tenanzapfung über einen Widerstand (17) mit einem Bezugspo­ tential (18) verbunden ist,
daß die weiteren Anzapfungen mit dem Emitter jeweils eines Transistors (1, 2) verbunden sind,
daß die Hauptanschlüsse der Induktivität (15) zum einen über einen Kondensator (19) miteinander und zum anderen über je­ weils einen weiteren Kondensator (14, 16) mit der Basis je­ weils eines der beiden Transistoren (1, 2) verbunden sind und daß die Basen und Kollektoren der beiden Transistoren (1, 2) über jeweils einen Widerstand (3, 4, 5, 6) mit einem Versor­ gungspotential (7) verbunden sind.

4. Oszillatorschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Os­ zillatorschaltung zumindest teilweise in einen integrierten Schaltkreis (8) integriert ist.

5. Oszillatorschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der U-förmige Streifenleiter (15) unter dem integrierten Schalt­ kreis (8) angeordnet ist.