Wie funktioniert ein Oszillator?
Wie sieht ein Oszillator aus und wofür werden die eingesetzt? Warum kann ein Oszillator manchmal nicht schwingen? Oder geht das doch, das er schwingen kann und wie? Wann wird ein Verstärker zum Oszillator? In vielen Internetseiten über bestimmte Schaltungen steht drinnen das er nicht schwingen kann aber warum nicht? Wie wird ein Oszillator zum Verstärker? Im Internet habe ich das zwar gelesen aber nicht richtig verstanden! Ich möchte bitte eine einfache Erklärung haben!
2 Antworten
Ein Oszillator ist ein Gebilde, das Schwingungen abgibt. Im Hörbereich sind das Töne.
Im Hochfreuenzbereich wird die hohe Frequenz als Träger benutzt. Bei AM wird die Amplitude der hohen Frequenz mit der Audiofrequenz moduliert und im Empfänger wieder demoduliert.
Stell Dir einen Verstärker vor, der zurückgekoppelt wird, das ist ein Oszillator.
OK - einfache Erklärung.
Ein Oszillator benötigt einen Verstärker (Verstärkung sei Vo) und eine Rückkopplung vom Ausgang zurück auf den Eingang.
Wichtig dabei ist,
- dass der Rückkopplungsfaktor "k" ETWAS größer als der Kehrwert der Verstärkung Vo ist (k>1/Vo), so dass dann das Produkt (k*Vo) ETWAS größer ist als "1".
- Das darf aber nur gelten für EINE Frequenz fo (nämlich die gewünschte Schwingfrequenz.). Also muss der Faktor "k" frequenzabhängig sein.
- Also muss sein: Schleifenverstärkung Vs(f=fo)=k*Vo(f=fo)>1.
- Das bedeutet, dass der Verstärker also mit positiver Rückkopplung arbeiten muss.
- Als frequenzabhängige Rückkopplungs-Netzwerke nimmt man oft einen einfachen Bandpass (L-C oder RC) oder auch einen Tief- oder Hochpass dritten Grades.
Erklärung: Weil die Verstärkung Vo immer etwas größer ist als der Verlust durch den Rückkopplungsfaktor, kann sich selbsttätig eine Schwingung aufbauen. Ausgelöst wird dieser Vorgang z.B. durch den Einschalt-Stoß beim Anschalten der Betriebsspannung.
- Dieses Ansteigen setzt sich fort bis die technische Obergrenze (durch die Betriebsspannung) erreicht ist. Das führt dann zum "Abschneiden" des sinusförmigen Signals (damit nur ein wenig "clipping" dabei erfolgt, sollte - wie oben gesagt Vs=k*Vo nur ETWAS größer als "1" sein - z.B. 1,1).
- Um das "clipping" zu vermeiden, kann man die Verstärkung Vo durch ein nicht-lineares Element (Dioden, NTC, Hei0ßleiter,...) amplitudenabhängig machen - also die Verstärkung auf einen kleineren Wert runterregeln, damit eine "weiche" Amplitudenbegrenzung erfolgt und keine "harte" Begrenzung.
- Dabei stellt sich dann die durch Barkhausen in den 30-er Jahren des 20. Jahrhunderts formulierte Schwingbedingung automatisch ein: Vs=k*Vo=1.