Sinus-Oszillatoren
Elektronik-Labor Mikrocontroller PicoBasic TestLab
Kann man einen langsamen Sinusgenerator für einen weichen Blinker
mit nur einem Transistor bauen? Die Versuche haben gezeigt, dass es
nicht ganz einfach ist. Mit dem TestLab kann aber gut beobachtet
werden, wie weit man noch vom Ziel entfernt ist. Ein Transistor dreht
die Phase um 180 Grad. Mit einem RC-Netzwerk muss die Phase noch einmal
um 180 Grad gedreht werden, damit aus der Gegenkopplung eine
Rückkopplung wird. Weil ein RC-Netzwerk zugleich die Amplitude
verringert, ist es nicht sicher, ob die Schaltung schwingen wird.
Tatsächlich überwiegt hier die Gegenkopplung, sodass sich eine
stabile Spannung am Kollektor einstellt. Wenn ich aber die Basis für
einen kurzen Moment kurzschließe, werden Schwingungen angeregt, die
allerdings nach kurzer Zeit wieder abklingen. Daran sieht man, dass die
Phasendrehung und/oder die Verstärkung noch nicht ausreicht.
Im zweiten Versuch habe ich einen zusätzlichen Kondensator mit 1000
µF zwischen Kollektor und GND gelegt. Er bewirkt eine weitere
Phasendrehung. Weil der Widerstand an dieser Stelle kleiner ist, habe
ich den Elko so groß gewählt. Damit schwingt die Schaltung.
Damit ich den Einschwingvorgang besser beobachten kann, habe ich
einen zusätzlichen Widerstand mit 1 k in Reihe gelegt. Das dämpft den
Oszillator, sodass die Schwingungen langsam abklingen. Aber wenn ich
den Widerstand überbrücke, schwingt der Oszillator neu an.
Hier lässt sich ansatzweise erkennen, dass die Amplitude
exponentiell anwächst, d.h. jede folgende Schwingung ist um den
gleichen Faktor größer. Im voll eingeschwungenen Zustand können auch
die Signale im Phasenschieber-Netzwerk beobachtet werden.
Hier sieht man, dass mit zwei von vier RC-Gliedern eine
Phasenverschiebung von ca. 90 Grad erreicht wird. wobei die Amplitude
bereits auf ca. 30% abnimmt.
Jetzt wird getestet, ob es auch noch mit einer LED
funktioniert. Die Messung zeigt, dass der Oszillator schwingt, aber die
Amplitude ist gering. Entsprechend gering fällt die
Helligkeitsmodulation an der LED aus. Man muss schon genau hinsehen, um
die langsamen Schwingungen zu erkennen.
Einfacher geht die Sache mit drei Transistoren und drei
RC-Gliedern, die jeweils 60 Grad drehen sollen. Insgesamt kommt man
damit auf eine Phasenverschiebung von 180 Grad. Die Verstärkung ist
reichlich vorhanden, sodass der Oszillator voll ausgesteuert wird. Man
erhält so einen Dreiphasen-Generator, mit dem die LEDs phasenverschoben
und mit weichen Übergängen blinken.
Elektronik-Labor Mikrocontroller PicoBasic TestLab
