Oszillator

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Oszillatoren sind Schaltungen, die elektrische Schwingungen erzeugen.

Oszillatortypen

Es gibt sehr viele verschiedene Typen von Oszillatoren mit sehr verschiedenen Parametern. So gibt es Oszillatoren, welche Sinus- oder Rechtecksignal erzeugen, manche auch Sägezahn oder Trapez.

Im Prinzip besteht jeder Oszillator aus einem Verstärker (Transistorstufe, Operationsverstärker, digitales Element) und einem frequenzbestimmenden Bauteil (RC-Glied, LC-Glied, Quarz).

RC-Oszillator

Dieser Oszillator basiert auf der Entladekurve eine RC-Glieds. Der klassiche Vertreter ist der NE555. Dieser liefert ein Rechtecksignal. Mit einem Wien-Oszillator kann man ein Sinussignal erzeugen.

RC-Oszillator

Vorteile

  • einfacher Aufbau
  • robust und anschwingsicher
  • schnellste Einschwingzeit (typ. 1 Takt)
  • einfach in ICs integrierbar, z. B. Mikrocontroller

Nachteile

  • ungenau und stark temperaturabhängig
  • grosser Jitter
  • nur bis einige Dutzend MHz sinnvoll einsetzbar (integriert in ICs jedoch um einiges höher)

LC-Oszillator

Dieser Oszillator basiert auf der harmonischen Schwingung eines LC-Schwingkreises.

Vorteile

  • höhere Güte und damit höhere Genauigkeit als RC-Oszillator
  • HF-tauglich bis in den GHz Bereich

Nachteile

  • benötigt eine Spule, kann damit nicht in ICs integriert werden

Meissner-Oszillator

Meissner-Oszillator

Colpitts-Oszillator

Colpitts-Oszillator


Hartley-Oszillator

Hartley-Oszillator


Huth-Kuehn-Oszillator

Huth-Kuehn-Oszillator

Quarzoszillator

Dieser Oszillator basiert auf der harmonischen Schwingung eines Schwingquarz (Wikipedia). Die Lastkapazität der Schaltung und der Schwingquarz müssen aufeinander abgestimmt sein.

Quarz-Oszillator

Vorteile

  • sehr hohe Güte und damit sehr hohe Genauigkeit
  • Frequenzbereich vom Uhrenquarz (32,768kHz) bis ca. 30MHz
  • gibt es als fertiges Bauteil in vielen Variationen bis über 100 MHz
  • gibt es auch als Quarzoszillatoren mit programmierbarer Frequenz

Nachteile

  • auf Grund der Abmessungen kann der Quarz schlecht in ICs integriert werden (bis auf wenige Spezial-ICs)
  • kann bei schlechter Dimensionierung unsauber schwingen oder erst gar nicht anschwingen
  • lange Einschwingzeit (10..100ms)
  • Bei höheren Frequenzen (>30MHz) ist Obertonbetrieb notwendig
  • Kompromiss zwischen Stabilität (hohe Lastkapazität/ hohe Leistung) und Stromverbrauch (geringe Lastkapazität)
  • zur Fertigungstoleranz kommen Temperaturabhängigkeit (quadratisch!) und Alterungseffekte, mehr als 20ppm Abweichung

Siehe auch

Weblinks