Sinusgenerator Amplitudenbegrenzung
Einbau einer zusätzlichen Diode
Bei Sinusgeneratoren ist dieses Problem
bekannt: Der Oszillator schwingt zunehmend stärker, bis er übersteuert. Oft
verwendet man deshalb eine aufwendige Regelschaltung, die für eine optimale
Amplitude sorgen soll. Es geht aber auch einfacher, indem man eine Begrenzung
einbaut. Das Ergebnis ist zwar nicht ganz so gut, kommt aber mit einer oder
zwei Dioden aus. In diesem Fall wurde eine Si-Diode 1N4148 zwischen Basis und
Kollektor gelegt. Die Kollektorspannung wird damit nach oben
begrenzt.
Diese Änderung wurde experimentell entwickelt.
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Diode einzubauen. Die beste Wirkung brachte
der direkte Anschluss der 1N4148 zwischen Kollektor und Basis, wobei die Anode
an den Kollektor kam. Das Ergebnis war ein etwas weicherer Klang. Das
Oszilloskop zeigte eine bessere Annäherung an die reine Sinusschwingung.
Sinus mit begrenzter Amplitude
Diese Maßnahme wurde zuerst in der realen
Schaltung getestet und führte zum gewünschten Erfolg. In der Simulation wurden
beide Einbaurichtungen der Diode getestet. Mit der Anode am
Kollektor funktionierte die Simulation wie der reale Aufbau. Mit der Kathode am
Kollektor traten dagegen Pendelschwingungen auf, bei denen eine
große Amplitude immer wieder den Oszillator sperrt.
Simulation der Diodenbegrenzung
Pendelschwingungen in der
Simulation
Eine noch bessere Lösung brachte eine
Begrenzung mit zwei Dioden. Damit zeigten stabile Sinusschwingungen, allerdings bei höherem Bauteileaufwand.
Begrenzung mit zwei Dioden
Signalspannungen an den drei Kondensatoren
Beobachtungen zu den Pendelschwingugnen
Jürgen Heisig schrieb: Die Pendelschwingungen sind zu erklären. In dieser Variante des
Phasenschiebers fließt Gleichstrom in der Schieberkette. Das alleine bewirkt
schon
Amplitudenschwankungen, die Gleichstromeinstellung arbeitet so "gegen" dass
Signal -> Umladeeffekte.
Wenn Du jetzt die Diode direkt vom Kollektor zur Basis führst, wird der C an
der Basis je nach Polarität zusätzlich geladen (oder entladen) vom
gleichgerichteten Signal. Also kommt es je nach Polarität zum "self
quenching".
Ich denke, dass diese Variante (Anode an K) auch nur funktioniert, weil der
Arbeitspunkt so niedrig liegt. Läge er auch nur geringfügig höher, würde der
C ständig geladen bzw. die Gleichstromeinstellung ruiniert, UC wäre auf etwa
1..1,2V "geclampt". Ich habe versucht, den Arbeitspunkt etwas höher zu legen - musste aber
aufgeben. Der Oszi will dann nicht mehr laufen. Geringfügig habe ich ihn
erhöhen können auf ca. 1,2V, dann wird das Signal drastisch besser (um ca.
10dB) aber man muss dazu jeden Wert ändern und einen R ergänzen.
Manfred Bromba hat die Schaltungen genauer untersucht und fand Chaoseigenschaften: https://bromba.com//exele/ee221209.htm
Für die Versuche wurde die Betriebsspannung verändert. Bei manchen Spannungen war das Chaos besonders groß:
Ein Ergebnis bei 6,63 V
Signalverlauf am Kollektor
