Hallo, hätte eine Frage zu dem Phasenschieber-Ozillator...
Hab mir jetzt auf mehreren Seiten die Funktionsweise angeschaut,
allerdings bleibt mir da eine Frage immer noch unbeantwortet...
Generell heißt es durch die 3 RC-Glieder wird eine Mitkopplung erreicht,
da die Phase am Ausgang um 180° verschoben wieder auf den Eingang
geführt wird, und damit Phasengleich ist. Die RC - Glieder wiederum
bestimmen, welche Frequenz durchgelassen wird. Was ich allerdings nicht
daran verstehe, wieso das überhaupt zu einer Schwingung führt?
Normalerweise kenn ich Schwingkreise, wo zwischen einer Spule und
Kondensator Energie ausgetauscht wird und dieser Schwingkreis erst mal
durch einen Impuls zu einer gedämpften Schwingung angeregt wird.
Wie findet den aber beim Phasenschieber die Anregung statt?
Warum erzeugt die Mitkopplung überhaupt eine Schwingung und treibt den
Ausgang nicht einfach bis zur Übersteuerung nach dem Einschalten und
lässt ihn dann auch in diesem Zustand?
Nanu, hat noch keiner vor mir geantwortet?
Zur Sättigung kann es nicht kommen, was man sich bei
Betrachtung des Extremfalls vorstellen kann:
Der Ausgang hat die höchstmögliche Spannung - und die
Kondensatren der RC-Glieder sind auch auf diesen
Spannungswert geladen.
Diese hohe Spannung liegt am Eingang des invertierenden
Verstärkers. Da der Verstärker nun mal die Eingangsspannung
negativ verstärkt, wird der Ausgang des Verstärkers in
Richtung kleinerer Spannung gehen.
Also kann sich keine stabile Ausgangsspannung einstellen!
Die Schaltung MUSS schwingen.
Frequenz- und Phasengang der geöffneten Schleife:
Eine Schwingung setzt ein, wenn bei der Phase 0°, 360°, 720°... die
Schleifen-Verstärkung >= 1 beträgt. Gibt es mehrere Frequenzen, bei
denen diese Bedingung erfüllt wird, schwingt es eher bei der höheren
Frequenz.
@ B e r n d W.
Diese 0°, 360°, 720° sind es doch, die der TO nicht sieht.
Die 0°, weil sie sowieso nicht sein können, die 180°, 540°,
... vom Phasenschieber plus den 180° vom Verstärker aber leider
auch nicht.
Aber wahrscheinlich wird man eh nix mehr vom TO lesen, ...
> Die 0°, weil sie sowieso nicht sein können
Ein C-R-Glied ist voreilend, mit 3 davon kommt man auf -180°. Mit einem
invertierenden Operationsverstärker bekommt man das bestimmt zum
Schwingen.
> Aber wahrscheinlich wird man eh nix mehr vom TO lesen
Der kommt wieder, er hat in anderen Threads schon öfter gepostet.
B e r n d W. schrieb:>> Die 0°, weil sie sowieso nicht sein können> Ein C-R-Glied ist voreilend, mit 3 davon kommt man auf -180°. Mit einem> invertierenden Operationsverstärker bekommt man das bestimmt zum> Schwingen.>>> Aber wahrscheinlich wird man eh nix mehr vom TO lesen> Der kommt wieder, er hat in anderen Threads schon öfter gepostet.
So ganz folgen jkann i
Bernie schrieb:> Nanu, hat noch keiner vor mir geantwortet?>> Zur Sättigung kann es nicht kommen, was man sich bei> Betrachtung des Extremfalls vorstellen kann:>> Der Ausgang hat die höchstmögliche Spannung - und die> Kondensatren der RC-Glieder sind auch auf diesen> Spannungswert geladen.>> Diese hohe Spannung liegt am Eingang des invertierenden> Verstärkers. Da der Verstärker nun mal die Eingangsspannung> negativ verstärkt, wird der Ausgang des Verstärkers in> Richtung kleinerer Spannung gehen.
Das klingt aber jetzt eher nach einer Gegenkopplung, statt einer
Mitkopplung. Aber selbst bei einem Gegengekoppelten verstärker, der
Schwingt ja auch nicht selbstständig, sondern die Gegenkopplung
stabilisiert nur den Arbeitspunkt. Wenn ich von Mitkopplung lese höre
ich aber immer, das theoretisch das Signal immer größer werden sollte,
praktisch bis zur Betriebsspannung...
Also hmms...
Überall wo ich geschaut habe, hieß es, die Phase muss bei einem
invertierenden Verstärker (Transistor in Emitterschaltung) wieder um 180
° gedreht werden, damit man die selbe Phase hat, sprich 0° oder 360,
720° etc... Das bei einer Mitkopplung oder Gegenkopplung eine Schwingung
entsteht kann ich mir nich ganz erklären...
> Also kann sich keine stabile Ausgangsspannung einstellen!> Die Schaltung MUSS schwingen.
Wie unterscheidest du denn Mit- und Gegenkopplung?
- Willst du einen Oszillator bauen und / oder verstehen?
- Oder mit halb-verstandenen Begriffen trollen?
Die Gegenkopplung benutzt ein vom Ausgang zum Eingang zurück-
geführtes Signal, um über einen größeren Frequenzbereich (!)
nur eine definierte Änderung des Ausgangssignals relativ zum
Eingangssignal zu bewirken.
Die Mitkopplung benutzt ein vom Ausgang zum Eingang zurück-
geführtes Signal, um über einen größeren Frequenzbereich (!)
Änderungen des Eingangssignals zu unterstützen, damit es maximal
verstärkt wird. In der Realität ist das üblicherweise ein
Schmitt-Trigger, der die Eingangsspannung beim Über- oder
Unterschreiten vorgegebener Schwellwerte maximal verstärkt.
Eine Oszillatorschaltung benutzt eine Mitkopplung, deren
Wirkung nur (!) bei der gewünschten Frequenz gegeben ist.
Ob dafür nun 0°, 360°, ... oder -180°, 180°, ... gebraucht
werden, hängt davon ab, ob die Verstärker invertieren, oder
nicht.
Und wenn diese Oszillatorschaltung was taugt, benutzt sie AUCH
Gegenkopplung(en), um die Verstärkung soweit zu begrenzen, dass
das Ausgangssignal (die gewünschte Sinuskurve) noch sauber
dargestellt wird. Dazu kann es auch gehören, den Arbeitspunkt
per Gegenkopplung möglichst bei halber Betriebsspannung zu
stabilisieren, um einen optimalen Aussteuerungsbereich zu
erhalten.
>> Und wenn diese Oszillatorschaltung was taugt, benutzt sie AUCH> Gegenkopplung(en), um die Verstärkung soweit zu begrenzen, dass> das Ausgangssignal (die gewünschte Sinuskurve) noch sauber> dargestellt wird. Dazu kann es auch gehören, den Arbeitspunkt> per Gegenkopplung möglichst bei halber Betriebsspannung zu> stabilisieren, um einen optimalen Aussteuerungsbereich zu> erhalten.
Ja warum aber fängt das Ding bei einem Phasenschieber an dadurch an zu
Schwingen?! Und was hat die Mitkopplung damit zu tun. Ich will nicht
rumtrollen, aber du hast davon gesprochen, dass das Ausgangssignal so
zurückgeführt wird, das es wieder kleiner wird, und bei der
Gegenkopplung, passiert soweit ich was das. Es wird von Mitkopplung
gesprochen, aber bei einer Mitkopplung wird das Signal doch verstärkt
und nicht kleiner! Du hast gesagt, es wird zurückgeführt und kleiner.
Aber wo ist dann noch die Mitkopplung gegeben, und warum erzeugt diese
dann eine Schwingung?! Die kann ja nicht aus dem nichts kommen,
irgendwie muss das ding doch erstmal zum Schwingen angeregt werden.
> Ja warum aber ...
DARUM.
Ich habe nicht geschrieben, wie etwas nicht gehen kann,
sondern, was dazu führt, dass es funktioniert.
Zum Verständnis ist allerdings der WILLE Voraussetzung,
die millionenfach bewährte Funktion zu verstehen.
Tschüs!
Bernie schrieb:>> Ja warum aber ...>> DARUM.>> Ich habe nicht geschrieben, wie etwas nicht gehen kann,> sondern, was dazu führt, dass es funktioniert.>> Zum Verständnis ist allerdings der WILLE Voraussetzung,> die millionenfach bewährte Funktion zu verstehen.>> Tschüs!
Denn willen habe ich, und das ist die dümmste Antwort die ich je gehört
habe, "darum". Wenn du es nicht beantworten kannst, dann schreib doch
einfach nicht, anstatt am Ende beleidigt zu sein.
matze schrieb:> Die Resonanzfrequenz wird mitgekoppelt, sonst nicht. ganz einfach
Aber das ist doch ein Hochpass und kein Bandpass... warum dann nur eine
Frequenz?
Vllt hab ich eine Frage gestellt, die ich erst stellen kann, wenn ich
was davor verstanden habe... also um das Prinzip dieses Oszillators zu
verstehen.
Also wie entsteht die Schwingung, und dann warum?
Bitte versucht es mir zu erklären ohne irgendwas von
Schleifenverstärkung etc. Auf Seiten wo ich geschaut hab, werden immer
nur Bedingungen für eine Schwingung angegeben, aber nie warum das eine
Schwingung auslöst.
Sebi2020 schrieb:> Also wie entsteht die Schwingung, und dann warum?
Das ist wie bei der Kinderschaukel: Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird
Energie zugeführt (=Mitkopplung). Die Häufigkeit mit der Energie
zugeführt werden muß, ergibt sich aus der Länge der Kette
(=Eigenfrequenz) des Systems.
Viele Grüße
Alfons
Bei der Frequenz bei welcher die 3 Phasenschieberkondensatoren die Phase
um 180° geschoben hat und gleichzeitig die Schleifenverstärkung größer 1
ist, wird die Schaltung schwingen. Die weiteren 180° entstehen durch die
Phasendrehung durch die Emitterschaltung der Stufe.
Damit sind die Schwingungsbedingungen erfüllt.
3 Phasenschieber deswegen, weil ein RC Glied nur asymptotisch die 90°
erreicht, und deswegen 2 Phasenschieber zu wenig sind.
Ralph Berres
Alfons schrieb:> Sebi2020 schrieb:>> Also wie entsteht die Schwingung, und dann warum?> Das ist wie bei der Kinderschaukel: Zu einem bestimmten Zeitpunkt wird> Energie zugeführt (=Mitkopplung). Die Häufigkeit mit der Energie> zugeführt werden muß, ergibt sich aus der Länge der Kette> (=Eigenfrequenz) des Systems.>> Viele Grüße> Alfons
Mhs, was passiert den wenn ich die Schaltung einschalte, wenn ich jetzt
nichts wüsste und mir die Schaltung anschauen würde, würde ich denke,
ich Schalte ein, die Kondensatoren laden sich bis ca. 0,7 V, dann
schaltet der Transistor durch, im CE-Kreis fließt ein Strom... und ja,
dann kann ich mir den weiteren Verlauf nicht erklären, was denn mit den
Kondensatoren passiert. Weil am Anfang wird ja erstmal eine feste
Spannung auf die Kette von außen gegeben.
Sebi2020 schrieb:> Mhs, was passiert den wenn ich die Schaltung einschalte,
auch wenn ich eigentlich schon im Mantel für den Kirchgang sein sollte..
Stell dir vor, alles ist ausgeglichen und garnix schwingt. Nun kommt ein
winzig kleines bißchen Rauschen am Ausgang deines Verstärkers heraus
(das gibt es IMMER!) und das gelangt durch deine Phasenschieberkette zum
Eingang des Verstärkers. Was macht der? Jawoll, er verstärkt es. Damit
kommt es verstärkt wieder am Ausgang heraus und gelangt wiederum über
den Phasenschieber an den Eingang. Wenn der Verstärker invertierend ist
und es keine Phasenverschiebung gäbe, dann würde er schlichtweg das
ursprüngliche winzige Rauschen kompensieren, weil gegengekoppelt.
ABER: Das winzig kleine Rauschen und alle anderen Signale kommen nicht
sofort an den Eingang, sondern eben zeitlich verschoben. Das macht den
Unterschied. Die Kompensation per Gegenkopplung verwandelt sich für
genau eine Frequenz in eine Mitkopplung, nämlich die Frequenz, bei der
die Verzögerung durch die Phasenschieberkette genau eine halbe Periode
ergibt - oder anders gesagt einer Phasendrehung von 180 ° entspricht.
Für alle anderen Frequenzen kommt das verzögerte Signal nach ein paar
Runden durch Verstärker und Phasenschieber eben doch nicht mehr mit 180°
an und sie klingen deshalb ab.
Klaro?
W.S.
Sebi2020 schrieb:> Mhs, was passiert den wenn ich die Schaltung einschalte, wenn ich jetzt> nichts wüsste und mir die Schaltung anschauen würde, würde ich denke,> ich Schalte ein, die Kondensatoren laden sich bis ca. 0,7 V, dann> schaltet der Transistor durch, im CE-Kreis fließt ein Strom... und ja,> dann kann ich mir den weiteren Verlauf nicht erklären, was denn mit den> Kondensatoren passiert. Weil am Anfang wird ja erstmal eine feste> Spannung auf die Kette von außen gegeben.
Du denkst zu Digital du must Analog denken. Und da gibt es nur
Filter,Verstärker, Abschwächer,Rauschen etc.
W.S. schrieb:> auch wenn ich eigentlich schon im Mantel für den Kirchgang sein sollte..
Gibt es bei euch in der Kirche kein WLAN? Mit einem Tablett-PC wäre man
auch dort online :=)
W.S. schrieb:> Sebi2020 schrieb:>> Mhs, was passiert den wenn ich die Schaltung einschalte,>> auch wenn ich eigentlich schon im Mantel für den Kirchgang sein sollte..>> Stell dir vor, alles ist ausgeglichen und garnix schwingt. Nun kommt ein> winzig kleines bißchen Rauschen am Ausgang deines Verstärkers heraus> (das gibt es IMMER!) und das gelangt durch deine Phasenschieberkette zum> Eingang des Verstärkers. Was macht der? Jawoll, er verstärkt es. Damit> kommt es verstärkt wieder am Ausgang heraus und gelangt wiederum über> den Phasenschieber an den Eingang. Wenn der Verstärker invertierend ist> und es keine Phasenverschiebung gäbe, dann würde er schlichtweg das> ursprüngliche winzige Rauschen kompensieren, weil gegengekoppelt.> ...>> W.S.
Ja danke, das hat mir sehr geholfen. Wusste nicht das ein Verstärker
immer ein Rauschen erzeugt ehrlich gesagt. Darf ich mir das so
vorstellen, das in dem Rauschen alle möglichen Frequenzen enthalten sind
oder irgendwann vorkommen?
Helmut Lenzen schrieb:> Du denkst zu Digital du must Analog denken. Und da gibt es nur> Filter,Verstärker, Abschwächer,Rauschen etc.
Ja, da magst du recht haben, ich finde analoge Schaltungen sind
eindeutig schwieriger zu verstehen / umzusetzen als digitale... Verstehe
den Digital-Hype schon...
Ich versuche einfach die physikalischen Gegebenheiten von Schaltungen zu
verstehen, um überhaupt zu verstehen, warum sie funktionieren. Mein
"Digital-Ansatz" rührt daher, das am Anfang keine Schwingung vorhanden
ist, sondern eine feste Spannung. Also wenn ich das so verstehe, hat der
Verstärker hier zwei Aufgaben. Einerseits Schwingung beibehalten und
erzeugen (durch sein Rauschen). Und die RC-Glieder dienen als
Frequenz-Filter.
Helmut Lenzen schrieb:> W.S. schrieb:>> auch wenn ich eigentlich schon im Mantel für den Kirchgang sein sollte..>> Gibt es bei euch in der Kirche kein WLAN? Mit einem Tablett-PC wäre man> auch dort online :=)
Die Familie wird begeistert sein ^^
Sebi2020 schrieb:> Die Familie wird begeistert sein ^^
Ist doch auch Nächstenliebe einem zu helfen den Phasenschieberoszillator
zu verstehen. Der da vorne predigt nur hier wird praktiziert.
Sebi2020 schrieb:> Also wenn ich das so verstehe, hat der> Verstärker hier zwei Aufgaben. Einerseits Schwingung beibehalten und> erzeugen (durch sein Rauschen). Und die RC-Glieder dienen als> Frequenz-Filter.
So in etwa. Die RC-Glieder drehen aber auch noch die Phase um 180 Grad
und das nur bei einer bestimmten Frequenz. Und das ist hier wichtig.
Damit ist dann die Phasenbedingung für Schwingung abgeschlossen (n x
360Grad).
Diese RC Kette teilt aber auch noch die Spannung runter. Wenn alles Cs
und Rs gleich sind um exakt 1/29. Daher muss dein Verstärker auch noch
eine Spannungsverstärkung von 29 mindestens haben. Zum Anschwingen sogra
noch etwas mehr. Im Prinzip schaukelt sich die Schwingung so theoretisch
bis ins unendlich auf. Zwei Sachen begrenzen das jetzt.
Zum ersten die Betriebsspannung (mehr geht halt nicht)
Zum zweiten der Verstärker selber der durch Unlinearitäten bei grösserer
Aussteuerung seine Verstärung reduziert.
Einen sauberen Sinus darfst du jetzt aber nicht erwarten. Denn dann
müste eine Regelung für die Amplitude eingebaut werden.
Allerdings gibt es dafür bessere Schaltungen:
Wien-Brücken Oszillator
State Veriable Oszillator.
Die Stabilisierung der Amplitude der Schwingfrequenz ergibt sich durch
die richtige Dimensionierung des Basisspannungsteilers mit dem
dazugehörigen Emitterwiderstand.
Sollte aus irgendend einem Grund die Verstärkung ansteigen, wird durch
die größer werdende Spannung an der Basis auch der
Collector-Emitterstrom größer. Der Spannungsabfall am Emitterwiderstand
erhöht sich u. wirkt somit der Basis-Emitterspannung entgegen, die
Verstärkung verringert sich.
= Strom-Gegenkopplung, Arbeitspunktstabilisierung.
Frohe Weihnachten!
fredl
