Das JFET-Theremin  

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Nachdem alle Stufen einzeln entwickelt wurden, soll nun das ganze Theremin zu einer Schaltung zusammengefügt werden. Beide frei schwingenden Oszillatoren verwenden jetzt Spulen mit 1 mH. Bei 470 kHz braucht man dazu 115 pF. Die Kapazität der Antenne wurde mit 5 pF gemessen. Bei Annäherung der Hand auf wenige Zentimeter stieg die Kapazität auf 6 pF. Diese kleine Änderung von nur einem Pikofarad führt rein rechnerisch zu einer Frequenzänderung von 2 kHz. Da hätte man nur einen Spielbereich sehr nahe an der Antenne. Die Verlängerungsspule mit 4,7 mH wirkt sich so aus, dass die Kapazitätsänderung am unteren Spulenende stark vergrößert wird.

Auch der Dip-Oszillator wird nun mit 1 mH betrieben. Für die Verlängerungsspule mit der Volume-Antenne wurde eine Eigenresonanz bei 600 kHz gefunden. Der frei schwingende Oszillator muss daher auf etwa 600 kHz abgestimmt werden, was eine Kreiskapazität von insgesamt 70 pF erfordert. Bei 600 kHz entzieht der Antennenkreis dem Oszillator so viel Energie, dass die Regelspannung auf -2,5 V einbricht. Verstimmt man den Antennenkreis durch Annäherung mit der Hand, steigt die Oszillator-Amplitude soweit an, dass die Regelspannung -3,5 V erreicht.

Die Antennenspule mit 4,7 mH kommt mit insgesamt 26 pF in Resonanz bei 600 kHz. Der Großteil dieser Kapazität geht auf die Eigenkapazität der Wicklung zurück, nur der kleinere Teil auf die Antenne. Eine Änderung von einem Pikofarad bei Annäherung der Hand verstimmt die Resonanzfrequenz um 12 kHz. Das reicht offensichtlich für den gewünschten Dip aus.

Als letztes wurde der Gain-Amp entwickelt. Die Verstärkung wird über die Gate-Spannung geregelt. Bei -3,5 V ist der FET vollständig gesperrt, das Ausgangssignal ist auf Null heruntergesteuert. Bei -2,5 V am Gate hat man bereits eine hohe Verstärkung. Der steuerbare Verstärker wird in Gate-Basisschaltung betrieben. Das Signal wird am Source-Anschluss zugeführt und am Drain ausgekoppelt. Der Dip-Oszillator muss so eingestellt werden, dass er die passende Regelspannung liefert, sodass man bei Annäherung mit der Hand das Signal völlig ausstellen kann. Zuletzt wurden noch die Tiefpassfilter im NF-Bereich angepasst, sodass möglichst geringe HF-Reste am Ausgang stehen.




Der Aufbau auf einer durchgehenden Kupferfläche hat den Vorteil einer guten Masseverbindung und Entkopplung der einzelnen Stufen. Wenn irgendwo Masse gebraucht wird, ist sie auf dem kürzesten Weg erreichbar. Diese Aufbautechnik mit kleinen Platinen-Stückchen ist auch für komplexere HF-Projekte auf höheren Frequenzen zu gebrauchen. Eine weitere wichtige Erfahrung aus diesem Projekt ist, dass ein Oszillator mit einem JFET extrem frequenzstabil und unempfindlich gegen Schwankungen der Betriebsspannung ist.



Bei allen Vorversuchen war die Schaltung geerdet, weil sie über ein geerdetes Labornetzteil versorgt wurde.  Als aber alles fertig in das Gehäuse eingebaut wurde und die Versorgung auf Batterien umgestellt wurde, gab es zunächst Probleme mit einer starken Beeinflussung zwischen Pich und Volume. Wenn das Gerät geerdet wird, sind diese Probleme sofort verschwunden. Ist ja auch klar, ohne Erdung schaltet man zwei Handkapazitäten in Reihe, da müssen sie sich ja beeinflussen.



Und jetzt kann musiziert werden. Man gewöhnt sich relativ schnell dran, rechts die Tonhöhe, links die Lautstärke.




Erfahrungen von Hubert Eichler



Habe den Pitch-Teil Ihrer Schaltung aufgebaut und muss sagen: fantastisch! Schaltung klappt auf Anhieb und der Klang stellt die üblichen Schaltungen, von denen ich einige nachgebaut habe, weit in den Schatten. Ganz große Klasse!!! Den Drehko habe ich aus einem Pollin-UKW-Modul ausgebaut. Da er nur 300 pF hat, wurde er angepasst. Problem hatte ich mit dem Keramik-Resonator. Habe ihn nach einiger Suche bei WILLIGES-Elektronik als Restposten gefunden. Das Signal greife ich am eingezeichneten Punkt ab, da hier der Pegel wesentlich höher ist. Was sagen Sie dazu?

- Der Mixer lief mit reichlich Gegenkopplung, damit das Ausgangssignal möglichst wenig Abweichungen von der reinen Sinusform hat. Mit der veränderten Auskopplung könnte man mehr NF-Spannung, aber vielleicht einen etwas anderen Klang bekommen. Zum Keramikoszillator: Bei Reichelt gibt es noch den CSB485, der müsste auch gehen. Ich habe nur deshalb 470 kHz verwendet, weil ich aus dem alten Projekt Elektor-DRM-Empfänger noch einige Resonatoren hatte.


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