Phasenschieber-Oszillator
Mit dem Phasenschieber-Oszillator, auch Oszillator mit Phasenschieberkette genannt, lassen sich auf sehr einfache Weise sinusförmige Signale erzeugen. Sie können mit drei oder auch vier RC- oder CR-Gliedern aufgebaut sein.
Kernstück sind drei RC-Gliedern (Rückkopplungsnetzwerk mit Tiefpass) und ein nachfolgenden Verstärker. Jedes RC-Glied hat eine Phasenverschiebung, die von der Frequenz abhängt. Bei einer einzigen Frequenz, der Oszillatorfrequenz, beträgt die Phasenverschiebung pro RC-Glied 60 Grad, was bei dreien eine Phasenverschiebung von 180 Grad ausmacht.
Oszillator mit Phasenschieberkette aus drei RC-Gliedern
Die Frequenz hängt von den Werten der Kondensatoren C1 bis C3 und den Widerständen R1 bis R3 ab. Alle drei Widerstände und auch alle drei Kondensatoren müssen jeweils die gleichen Werte haben! Die Frequenz errechnet sich folgendermaßen:
Bei der Berechnung muß man auf gleiche Einheiten achten! Also Kiloohm in Ohm und Mikrofarad in Farad umrechnen!
Der nachfolgende Verstärker arbeitet als Emitterschaltung. Das Ausgangssignal am Kollektor des Transistors T1 wird den Anfang der Kette wieder zugeführt (Mitkopplung). Da bei einer Emitterschaltung Ein- und Ausgangssignal um 180 Grad phasenverschoben sind, beträgt die Gesamtphasenverschiebung 0 Grad und die Schaltung kann schwingen.
Damit es zu einer Schwingung kommen kann, muß die Verstärkung des Signals genau bei 1 liegen. Die Phasenschieberkette hat immer eine gewisse Dämpfung, so daß der Verstärker notwendig ist, um die Dämpfung des Ausgangssignals, welches ja wieder in die Kette zurückgeführt wird, auszugleichen. Um die Verstärkung genau einzustellen, wird in der Regel ein Widerstand, z. B. R4, als Poti ausgeführt.
Wichtig ist das die angeschlossene Last einen möglichst hohen Eingangswiderstand hat. Er sollte nicht kleiner als 100 Kiloohm sein. Das beste ist daher, wenn man dem Ausgang einen Emitterfolger nachschaltet, d. h. das Ausgangssignal in die Basis eines weiteren Transistors führt, der in Kollektorschaltung arbeitet.
Diese Schaltung ist der oberen ganz ähnlich, nur das hier die Reihenfolge der Widerstände und Kondensatoren vertauscht ist. Wir haben es hier mit CR-Gliedern (Rückkopplungsnetzwerk mit Hochpass) zu tun. Auch hier hat jedes CR-Glied eine Phasenverschiebung, die von der Frequenz abhängt. Bei einer einzigen Frequenz, der Oszillatorfrequenz, beträgt die Phasenverschiebung pro CR-Glied 60 Grad, was bei dreien eine Phasenverschiebung von 180 Grad ausmacht.
Oszillator mit Phasenschieberkette aus drei CR-Gliedern
Für den nachfolgenden Verstärker gilt das gleiche, wie schon weiter oben beschrieben. Der letzte Widerstand der Phasenschieberkette kann gleichzeitig der Eingangswiderstand für den Verstärker sein.
Die Frequenz hängt von den Werten der Kondensatoren C1 bis C3 und den Widerständen R1 bis R3 ab. Alle drei Widerstände und alle drei Kondensatoren müssen jeweils die gleichen Werte haben! Die Frequenz errechnet sich folgendermaßen:
Bei der Berechnung muß man auf gleiche Einheiten achten! Also Kiloohm in Ohm und Mikrofarad in Farad umrechnen!
Einen Phasenschieberoszillator kann man auch mit vier RC-Gliedern (Rückkopplungsnetzwerk mit Hochpass) aufbauen. Bei einer einzigen Frequenz, der Oszillatorfrequenz, beträgt die Phasenverschiebung pro CR-Glied 45 Grad, was bei vieren eine Phasenverschiebung von 180 Grad ausmacht.
Oszillator mit Phasenschieberkette aus vier RC-Gliedern
Die Frequenz hängt von den Werten der Kondensatoren C1 bis C4 und den Widerständen R1 bis R4 ab. Alle vier Widerstände und auch alle vier Kondensatoren müssen jeweils die gleichen Werte haben! Die Frequenz errechnet sich folgendermaßen:
Bei der Berechnung muß man auf gleiche Einheiten achten! Also Kiloohm in Ohm und Mikrofarad in Farad umrechnen!
Auch umgekehrt geht es - ein Phasenschieberoszillator bestehend aus vier CR-Gliedern (Rückkopplungsnetzwerk mit Tiefpass). Auch hier beträgt bei einer einzigen Frequenz, der Oszillatorfrequenz, die Phasenverschiebung pro CR-Glied 45 Grad, was bei vieren eine Phasenverschiebung von 180 Grad ausmacht.
Oszillator mit Phasenschieberkette aus vier CR-Gliedern
Die Frequenz hängt von den Werten der Kondensatoren C1 bis C4 und den Widerständen R1 bis R4 ab. Alle vier Widerstände und auch alle vier Kondensatoren müssen jeweils die gleichen Werte haben! Die Frequenz errechnet sich folgendermaßen:
Bei der Berechnung muß man auf gleiche Einheiten achten! Also Kiloohm in Ohm und Mikrofarad in Farad umrechnen!
Der letzte Widerstand der Phasenschieberkette kann, genau wie bei der dreigliedrigen Version, gleichzeitig der Eingangswiderstand für den Verstärker sein.
Ein Beispiel eines kompletten Phasenschieberoszillators bestehend aus vier CR-Gliedern findet man hier.
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