Oszillatorschaltungen

Oszillatoren sind eines der wichtigsten Schaltungselemente im Amateurfunk. Sie sind sozusagen das Herz eines jeden Funkgerätes. Oszillatoren dienen der Erzeugung von hochfrequenten Schwingungen in Sendern und Empfängern.

Herzstück eines Oszillators ist ein Verstärkerelement, dessen Ausgangssignal wieder auf dessen Eingang rückgekoppelt wird.

Damit ein Oszillator ungedämpfte Schwingungen erzeugen kann, müssen zwei Grundbedingungen erfüllt sein. Zum einen muss das Ausgangssignal gleichphasig auf den Eingangspunkt der Schaltung rückgekoppelt werden. Hierbei muss zum anderen die Amplitude des rückgekoppelten Signals mindestens die gleiche Größe wie die des Eingangssignals haben. Man sagt auch, dass die sog. Schleifenverstärkung größer 1 sein muss, damit eine Selbsterregung möglich ist, die die Schwingung aufrechterhält.

Prüfungsfrage AD613

Welche Bedingungen müssen zur Erzeugung ungedämpfter Schwingungen in Oszillatoren erfüllt sein?

1. A Das an einem Schaltungspunkt betrachtete Oszillatorsignal muss auf dem Signalweg im Oszillator so verstärkt und phasengedreht werden, dass es wieder gleichphasig und mit mindestens der gleichen Amplitude zum selben Punkt zurückgekoppelt wird.
2. B Die Grenzfrequenz des verwendeten Verstärkerelements muss mindestens der Schwingfrequenz des Oszillators entsprechen, und das entstehende Eingangssignal muss über den Rückkopplungsweg wieder gegenphasig zum Eingang zurückgeführt werden.
3. C Die Schleifenverstärkung des Signalwegs im Oszillator muss kleiner als 1 sein, und das entstehende Oszillatorsignal darf auf dem Rückkopplungsweg nicht in der Phase gedreht werden.
4. D Die Schleifenverstärkung des Signalwegs im Oszillator muss größer als 1 sein, und das Ausgangssignal muss über den Rückkopplungsweg in der Phase so gedreht werden, dass es gegenphasig zum Ausgangspunkt zurückgeführt wird.

Die in Abbildung EA-8.8.1 abgebildete Schaltung stellt einen kapazitiv rückgekoppelten Dreipunktoszillator dar. Das Ausgangssignal wird vom Emitter der Schaltung über einen kapazitiven Spannungsteiler auf die Basis des Transistors rückgekoppelt. Die Frequenz des Oszillators wird überwiegend durch den Schwingkreis in der Basis (bestehend aus Spule und Trimmkondensator) sowie den zum Schwingkreis parallel geschalteten kapazitiven Spannungsteiler bestimmt. Bei der Schaltung handelt es sich um einen Oszillator in Kollektorschaltung, da der Kollektor wechselspannungsmäßig auf Masse liegt.

Prüfungsfrage AD614

Bei dieser Schaltung handelt es sich um ...

1. A einen kapazitiv rückgekoppelten Dreipunkt-Oszillator.
2. B einen Oberton-Oszillator in Kollektorschaltung.
3. C einen Hochfrequenzverstärker in Kollektorschaltung.
4. D einen Hochfrequenzverstärker in Emitterschaltung.

Prüfungsfrage AD616

Welche Funktion haben die beiden Kondensatoren $C_1$ und $C_2$ in der folgenden Schaltung?

1. A Sie bilden im dargestellten LC-Oszillator einen kapazitiven Spannungsteiler zur Rückkopplung.
2. B Sie bilden in der dargestellten Audionschaltung die notwendige Rückkopplung.
3. C $C_1$ kompensiert die Basis-Kollektor-Kapazität und $C_2$ die Basis-Emitter-Kapazität.
4. D $C_1$ stabilisiert die Basisvorspannung und $C_2$ die Emittervorspannung.

Zur Erhöhung der Frequenzstabilität eines Oszillators kann dessen frequenzbestimmende Komponente (Schwingkreis) durch einen Quarz ersetzt werden. Quarze können sowohl bei ihrer Grundfrequenz als auch auf ihren harmonischen Frequenzen (Oberschwingungen/Obertöne) zum Schwingen angeregt werden. Damit ein Quarz jedoch auf einer Oberschwingung betrieben werden kann, muss der Verstärker frequenzselektiv (z.B. durch Verwendung eines Schwingkreises) ausgelegt sein. Ist dieser nicht vorhanden, so kann man daraus ersehen, dass der Quarz auf seiner Grundfrequenz betrieben wird (siehe Abbildung EA-8.8.2 ).