Was ist ein Oszillator?
Ein Oszillator ist eine Schaltung, die mit Hilfe elektronischer Schaltungen ein dauerhaftes Wechselstromsignal erzeugt.
Er wird auch als Oszillator oder Schwingungsschaltung bezeichnet. Es handelt sich um eine Schaltung, die eine Sinuswelle mit einer festen Frequenz erzeugt und für eine Vielzahl von Anwendungen eingesetzt werden kann, darunter RC-Schwingkreise, die einen Widerstand (R) und einen Kondensator (C) kombinieren, Schwingkreise, die einen Kristall- oder Keramikresonator verwenden und LC-Schwingkreise, die eine Spule (L) und einen Kondensator (C) kombinieren und deren Resonanz nutzen.
Anwendungen von Oszillatoren
Oszillatoren werden verwendet, um die Sende- und Empfangsfrequenzen in Rundfunk- und Kommunikationsgeräten zu erhalten. Beim Rundfunk werden auf Funkwellen einer bestimmten Frequenz modulierte Programminformationen gesendet und der Empfänger empfängt Funkwellen dieser Frequenz, um den Programminhalt wiederzugeben. Daher sind Oszillatoren wichtige Schaltkreise sowohl für den Sender als auch für den Empfänger.
In ähnlicher Weise können im Bereich der Kommunikation Informationen ausgetauscht werden, indem auf einer festen Frequenz gesendet wird und der Empfänger auf diese Frequenz abgestimmt wird. In digitalen Schaltungen, einschließlich Mikroprozessoren, spielt der Systemtakt eine wichtige Rolle bei der Synchronisierung der Logikschaltungen und Oszillatoren werden als Quelle stabiler Frequenzen verwendet, auf denen der Systemtakt basiert.
Außerdem bildet die Klangquelle eines elektronischen Musikinstruments die Klangfarbe des Instruments auf der Grundlage des Oszillatorsignals.
Funktionsweise von Oszillatoren
Zu den Oszillatorschaltungen, die die Quelle von Oszillatoren sind, gehören RC-Oszillatoren, die einen Bandpassfilter und eine Rückkopplungsverstärkungsschaltung kombinieren, um Sinuswellen im niedrigen Frequenzbereich auszugeben sowie LC-Oszillatorschaltungen und Kristalloszillatorschaltungen, die das Resonanzphänomen nutzen, um Sinuswellen im hohen Frequenzbereich auszugeben. In diesem Abschnitt werden hauptsächlich Quarzoszillatorschaltungen beschrieben.
1. Quarzkristalleinheiten
Die Quarzeinheit ist ein reines Reaktanzelement, das in Bezug auf die elektrischen Eigenschaften fast keine Verluste aufweist. Sein Blindwiderstand ist nur in einem sehr schmalen Frequenzbereich induktiv (Spulencharakteristik), so dass bei Anschluss eines Kondensators an die Quarzeinheit die Resonanzfrequenz innerhalb dieses Frequenzbereichs bestimmt wird.
Wird bei der typischen Colpitts-Oszillator-Konfiguration von LC-Oszillatoren die Spule durch einen Quarzkristall ersetzt, tritt die Schwingung nur in dem engen Bereich auf, in dem der Kristall induktiv ist.
2. Keramische Quarzeinheiten
Quarzkristalleinheiten werden aus Mineralquarzkristallen hergestellt, die zur Bestimmung der Schwingungsfrequenz mit hoher Präzision bearbeitet werden müssen, was ihre Herstellung teuer macht. Daher wurden auch keramische Schwingkreise mit relativ preiswerten Keramikresonatoren verwendet. Keramische Resonatoren weisen ebenfalls einen induktiven Blindwiderstand in einem bestimmten Frequenzbereich auf, haben aber den Nachteil, dass ihre Kennlinien nicht so steil sind wie die von Quarzkristallen, so dass die Genauigkeit der Schwingungsfrequenz geringer ist.
3. Quarzkristalle für Uhren
Sowohl Quarze als auch keramische Quarze haben Schwingungsfrequenzen im Bereich von mehreren hundert KHz bis zu einigen zehn MHz, aber es gibt Quarze mit 32,768 KHz, die in Uhren verwendet werden. Da die Frequenzgenauigkeit in Schwingkreisen für Uhren wichtig ist, werden Keramikquarze nicht verwendet.
Weitere Informationen zu Oszillatoren
Mit Oszillatoren verwandte Produkte
1. Quarzkristall- und Keramikresonatoren
Dies sind Komponenten, die als einzelne Quarze verkauft werden und in Verbindung mit integrierten Schaltungen verwendet werden, in denen Oszillatorschaltungen eingebaut sind.
2. Oszillatoren
Oszillatoren sind Bauteile, die als Teile verkauft werden, die einen Schwingkreis und eine Kristalleinheit in einem einzigen Gehäuse vereinen. Da es für verschiedene Anwendungen Produkte mit unterschiedlichen Schwingungsfrequenzen gibt, wählen Sie das Produkt mit der gewünschten Frequenz. Der gebräuchlichste Typ ist der für digitale Schaltkreisuhren, bei dem die Sinuswelle für die Ausgabe in eine Rechteckwelle umgewandelt wird.
3. Frequenzsynthesizer
In Kommunikationsgeräten ist eine variable Schwingungsfrequenz erforderlich, während die Schwingungsfrequenz in einem reinen Quarzoszillator fest ist. Für solche Anwendungen gibt es Frequenzsynthesizer.
4. Signalgeneratoren
Eine Art elektronisches Messgerät ist ein Signalgenerator mit variabler Frequenz. Die gebräuchlichsten Typen sind RC-Oszillatorschaltungen für niedrige Frequenzen und Frequenzsynthesizer für hohe Frequenzen.