Eigenschaften und Herstellung schwingfähiger Kristalle

Bei Versuchen zur Deutung des schon langer bekannten Effektes der elektrischen Polarisation durch Erwarmung von Turmalin und Quarz entdeckten im Jahre 1880 die Bruder Curie die Piezoelektrizitat [1]. Durch Druck konnten sie an bestimmten Stellen eines Kristalls elektrische Ladungen erzeugen. Auch der umgekehrte — von Lippmann [2] vorausgesagte — Effekt, namlich durch an einen Kristall angelegte elektrische Spannungen eine mechanische Verformung zu erzielen, wurde bald gefunden. Mit der Theorie des direkten und des reziproken Piezoeffektes beschaftigte sich eingehend W. Voigt [3] und gab eine ausfuhrliche Darstellung, die auch heute noch als das grundlegende Werk fur die Theorie der Schwingk…

Erratum to: Allgemeine Filtersätze

Oszillatorschaltungen mit Elektronenröhren

Aus den theoretischen Betrachtungen lassen sich eine Vielzahl von Oszillatoren angeben, womit man mit Schwingkristallen gewunschte Frequenzkonstanzen herstellen kann. Im Gebrauch sind recht wenige Schaltungen. Der Hauptgrund ist wohl darin zu sehen, das ein Kristall und insbesondere ein Quarz die Gute der Oszillatorschaltung derart anhebt, das die weiteren Vorteile, die sich durch geeignete zusatzliche Anwendung von Spulenkreisen oder eine zweckmasige Schaltanordnung ergeben, nicht so sehr ins Gewicht fallen. Auserdem nutzt es nichts, wenn der passive Schaltungsteil auf hochste Konstanz gebracht wird und der Rohrenteil nicht entsprechend verbessert wird. Andererseits sind die Anwendungswuns…

Bandfilter Beliebiger Breite

Verdoppeln wir die Zahl der Kristalle, in dem wir in jedem Bruckenzweig einen Kristall anordnen, so erhalten wir einen gegenuber dem besprochenen Filter stark verbesserten Dampfungsverlauf, der zwei Polstellen enthalten kann und somit symmetrische steile Flanken zu erzielen erlaubt. Die Schaltung bringen wir in der Form der Differentialbrucke in Abb. 108. Die Blindwiderstande lassen sich auf drei verschiedene Arten zu Bandfiltern anordnen (vgl. Abb. 109 abc), von denen die erste die gebrauchlichste und im allgemeinen vorteilhafteste ist. Bei der Anordnung Abb. 109a werden alle Resonanzstellen zur Filterherstellung benutzt, wahrend bei der Anordnung Abb. 109b die Serienresonanzen und bei der…

Filter mit Teilweise Imaginärem Wellenwiderstand im Durchlassbereich

In Kapitel V 8 haben wir das Verhalten einer Siebschaltung betrachtet, wenn wir im Durchlasbereich zusammenfallende Blindwiderstande der Bruckenzweige der Werte null und unendlich (s. Abb. 159) nicht zusammenfallen lassen. Eine solche Masnahme bringt einen Sperrbereich im Durchlasbereich und entsprechend demselben einen Bereich imaginaren Wellenwiderstandes (s. Abb. 160). Die Berechnung der Dampfungskurve ergibt eine unsymmetrische Kurve, besonders beim Durchlasbereich. Eine Tatsache, die jedem, der Filter eingestellt hat, aus der Praxis bekannt ist.

Kristall- und Filtergrundlagen

Zur Erregung der Schwingeigenschaft mussen die Kristalle mit Elektroden versehen sein, die direkt auf dem Kristall angebracht werden oder sich in einem gewissen Abstand von demselben befinden konnen. Nicht jeder mit Elektroden versehene Kristall last sich zu Schwingungen anregen; aus den von der Natur gegebenen (Quarz, Turmalin) oder kunstlich erzeugten (Seignettesalz, Kaliumphosphat, Ammoniumphosphat) Kristallen mussen Platten oder Stabe ganz bestimmter Orientierung zu den naturlichen Achsen des Kristalles geschnitten werden, wobei verschiedene Orientierungen, die besonders im Hinblick auf die verschiedene Temperaturabhangigkeit der Eigenschaften des Schwingkristalles wichtig sind, benutzt…

Erratum to: Bandfilter

Oszillatorschaltungen mit Transistoren

In Kap. 2.6 haben wir die ruckgekoppelte Kettenschaltung eines aktiven und eines passiven Vierpols (s. Abb. 2.14) behandelt. Fugen wir dem passiven Vierpol Abschluswiderstande ℜ1 und ℜ2 hinzu, die komplex sein konnen und naturlich auch als zu dem aktiven Vierpol gehorig betrachtet werden konnen, so gelten die Gln.

Allgemeine Unterlagen zur Berechnung von Siebschaltungen

Bei zunehmender Anzahl von Schaltelementen wird die Berechnung der fur einen gewunschten Verlauf des Betriebsubertragungsmases notwendigen Daten derselben recht schwierig, falls wir den bisherigen Weg beibehalten wollen. Es lassen sich jedoch einfache allgemein gultige Formeln aufstellen, die sich teils aus Fosters Theorem39 und teils aus einer von Mason angegebenen Zusammensetzung der Schaltungen ergeben. Das Theorem von Foster liefert uns die Daten der Schaltelemente bezogen auf ein anderes Schaltelement.

Zur allgemeinen Theorie der Oszillatoren

Zur Erzeugung eines Schwingungsvorganges benotigt man zwei Energiespeicher, zwischen denen die Energie periodisch hin und her wechselt. Da es keine Speicher gibt, die einen solchen Vorgang ohne Verluste an Energie in Gang halten konnen, so ist, um die Schwingungen aufrechtzuerhalten, auserdem eine Energiequelle erforderlich. Bei vielen elektrischen Schaltungen stellen eine Induktivitat und eine Kapazitat die beiden Speicher dar, wobei die Induktivitat die Energie in magnetischer Form speichert und die Kapazitat dieselbe in elektrischer Form. Die Verlustwiderstande der Induktivitat und der Kapazitat wurden die Schwingungen abklingen lassen, wenn nicht durch eine oder mehrere Elektronenrohren…

Kristall- und Atomuhren

Bereits die Zeitmessung im burgerlichen Leben ist nicht ganz einfach. Man braucht dazu zwei Dinge. Einen Fixpunkt oder Nullpunkt und ein Gerat, das die Zeit zwischen zwei Fixpunkten genau einteilt. Man hat schon sehr fruhzeitig erkannt, das die Sonne keineswegs ein brauchbarer Zeitmesser ist, und hat eine „Mittlere Sonne“eingefuhrt, die sich gleichmasig im Aquator bewegt. Auch die Fixpunkte bieten Schwierigkeiten, denn der Fruhlingspunkt der wahren Sonne und der definierte, entsprechende Fixpunkt der „mittleren Sonne“sind am Himmel nicht fest, und ihre Bewegungen mussen daher genau festgestellt werden. Die Astronomen verwenden die Sternzeit, die sich aus den Meridiandurchgangen der Sterne e…

Tief- und Hochpässe

Nachdem wir die Band filter in breiter Form behandelt haben, erubrigt sich ein Entwickeln der Tief- und Hochpasse von Grund aus. Jedes Bandfilter last sich durch Wegnahme eines geeigneten Schaltelementes in einen Tief-oder Hochpas verwandeln. Hierbei mus jeweils eine der Grenzfrequenzen — fl beim Tiefpas und f2 beim Hochpas — verschwanden. Formelmasig erhalten wir den Tiefpas fur fl = 0 und den Hochpas fur f2 = ∞. Gehen wir als Beispiel von dem in den Abb. 108 und 109a gezeigten Bandfilter aus. Mit C3 → ∞ wird f3s = fi = 0, und wir erhalten die in Abb. 282 gezeigte Schaltung mit dem Blindwiderstandsverlauf der Abb. 283.

Die Veränderung der Resonanzfrequenz von Kristalloszillatoren

Bei vielen Anwendungsarten von Schwingkristallen werden solche Frequenzgenauigkeiten verlangt, das nur geringste Abweichungen — etwa von der Grose 1·10–7 — von der Sollfrequenz zulasbar sind. Solche Genauigkeiten sind durch Schleifen der Kristalle nicht erzielbar. Bei bestimmten Schnitten von Quarzkristallen, den sogenannten Dickenschwingern, die einen Bereich von etwa 200 kHz bis 50 MHz bestreichen konnen [52], kann man die Elektroden in geringem Abstand von dem Kristall halten. Macht man diesen Abstand einstellbar, so kann man die Frequenz damit genau einstellen [siehe Gl. (1.1) u. (1.2)]. Gleichzeitig andern sich die anderen elektrischen Ersatzdaten der Kristalle, was aber beim Oszillato…

Strenge Weichen hoher Trennsteilheit

Es wird gezeigt, wie eine Weiche (Hoch-Tief-Weiche) in Vornreihenschaltung mit konstantem Eingangswiderstand durch einen in Kette geschalteten Vierpol (Bandsperre) verbessert werden kann. Als Beispiel werden eine Weiche mit vier Elementen und eine Weiche mit zwei Elementen und einem Sperrkreis verglichen.

Erratum to: Bandfilter Beliebiger Breite

Das Stabilitätskriterium nach Nyquist

Bei der Anfachung eines Oszillators kann es vorkommen, das nicht nur die gewunschte Frequenz, sondern noch weitere unerwunschte Frequenzen erregt werden. Diese Tendenz zur mehrdeutigen Schwin-gungsanfachung wachst im allgemeinen mit der Starke der Ruckkopplung und mit dem Umfang des ruckgekoppelten Frequenzbereiches. Es gibt leider kein einfaches Kriterium zur Beurteilung der Stabilitat in einem vorgegebenen Frequenzbereich, in dem keine Schwingung angefacht werden soll. Man ist bei der Planung einer Ruckkopplungsschaltung bzw. Oszillatorschaltung gezwungen, alle Komponenten, vor allem auch auserhalb des ubertragenen Frequenzbereiches, zu berucksichtigen, was rechnerisch im allgemeinen nur …