Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- oszillatoren [2022-03-11 20:58:13] – [Berechnungen am Parallelresonanzschwingkreis] manfred
+++ oszillatoren [2024-09-20 16:55:40] (aktuell) – [einfache Differenzverstärker-Oszillatoren] manfred
@@ Zeile 25: / Zeile 25: @@
       * Der Widerstand bestimmt im wesentlichen
         * Die max. Amplitude
-  Schwingkreis mit durchschnittlicher Güte
-  ========================================
-  Spule           : L = 300 µH       = 0.0003 H
-  Kondensator     : C = 500 pF       = 0.0000000005 F
-  Resonanzfrequenz: fo= 410,9... kHz = 410936.296... Hz
-  Blindwiderstand : X ~ 774.6 Ohm (Resonanzwiderstand)
-  > echo "1 / (2 * (4*a(1)) * sqrt(0.000300 * 0.000000000500))" | bc -l
-.29604100276447639582
-  > echo "2 * (4*a(1)) * (0.000300 * 410936.296)" | bc -l
-.59666916420044208622
-  Schwingkreis mit sehr schlechter Güte
-  =====================================
-  Spule           : L = 300 pH       = 0.0000000003 H
-  Kondensator     : C = 500 µF       = 0.0005 F
-  Resonanzfrequenz: fo= 410,9... kHz = 410936.296... Hz
-  Blindwiderstand : X ~ 774,6 µOhm (Resonanzwiderstand)
-  > echo "1 / (2 * (4*a(1)) * sqrt(0.000000000300 * 0.000500))" | bc -l
-.29604100276447639582
-  > echo "2 * (4*a(1)) * (0.000000000300 * 410936.296)" | bc -l
-  .00077459666916420044
-  Schwingkreis mit sehr großer Güte
-  =================================
-  Spule           : L = 300 H
-  Kondensator     : C = 500 aF (Atto Farad)      = 0.0000000000000005 F
-  Resonanzfrequenz: fo= 410,9... kHz = 410936.296... Hz
-  Blindwiderstand : X ~ 774.6 MOhm (Resonanzwiderstand)
-  > echo "1 / (2 * (4*a(1)) * sqrt(300 * 0.000000000000000500))" | bc -l
-.29604100276447639582
-  > echo "2 * (4*a(1)) * (300 * 410936.296)" | bc -l
-  774596669.16420044208622705094
 Die Energieverluste sind proportional zum ohmschen Widerstand oder Leitwert. Der Verlustfaktor einer realen Spule errechnet sich als Quotient aus dem ohmschen Widerstand des Parallelschwingkreises (R) und Blindwiderstand (X). Beim realen Kondensator ist der ohmschen Widerstand vernachlässigbar klein (kaum messbar). Die Bestimmung des Verlustfaktors geht, wie es derzeit üblich ist, von der Reihenersatzschaltung des realen Kondensators aus. Die Güte ist der Kehrwert des Verlustfaktors. Je kleiner der ohmschen Widerstand ist, desto idealer verhält sich das Bauteil.
@@ Zeile 77: / Zeile 38: @@
   Blindwiderstand                                = X
   Schwingkreisgüte                               = Q
+  fo = 1 / (Pi * Wurzel(L * C))
   R = Rl + fo^2 * L^2 / Rl
-  X = L * (1 / sqrt(L*C))
+  X = L * (1 / Wurzel(L*C))
   Q = X / R
-  Q = L * (1 / sqrt(L*C)) / R
+  Q = L * (1 / Wurzel(L*C)) / R
-  Q = sqrt(L / C) / R
+  Q = Wurzel(L / C) / R
-Ohne Dämpfung durch angeschlossene Baugruppen ist der Blindwiderstand (X) vom Verlustwiderstand der Spule bestimmt.
+  Schwingkreis mit sehr schlechter Güte
+  =====================================
-Ohne Dämpfung durch angeschlossene Baugruppen wird die Schwingkreisgüte praktisch nur von der Güte der Spule bestimmt, da sich der Kondensator in der Praxis fast wie ein ideales Bauteil verhält.
+  Induktivität der Spule                         = L  = 1 mH
+  Kapazität des Kondensators                     = C  = 1000 nF
+  ohmscher Widerstand des Parallelschwingkreises = R  = 10 Ohm
+  Resonanzfrequenz                               = fo = 5032.9 Hz
+  Blindwiderstand                                = X  = 3162 Ohm
+  Schwingkreisgüte                               = Q  = 316,2 Ohm
+  Resonanzfrequenz:   fo = 1 / (Pi * Wurzel(L * C))
+  > echo "1 / (2 * (4*a(1)) * sqrt(0.1 * 0.00000001))" | bc -l
+,92121044870412899409
+  Blindwiderstand :   X  = Wurzel(L / C)
+  > echo "sqrt(0.1 / 0.00000001)" | bc -l
+,27766016837933199889
+  Schwingkreisgüte:   Q  = Wurzel(L / C) / R
+  > echo "sqrt(0.1 / 0.00000001) / 10" | bc -l
+,22776601683793319988
+  Schwingkreis mit durchschnittlicher Güte
+  ========================================
   Induktivität der Spule                         = L  = 10 mH
   Kapazität des Kondensators                     = C  = 100 nF
@@ Zeile 98: / Zeile 80: @@
   Resonanzfrequenz:   fo = 1 / (Pi * Wurzel(L * C))
   > echo "1 / (2 * (4*a(1)) * sqrt(0.01 * 0.0000001))" | bc -l
-.92121044870412899409
+,92121044870412899409
   Blindwiderstand :   X  = Wurzel(L / C)
   > echo "sqrt(0.01 / 0.0000001)" | bc -l
-.22768996210284371218
+,22768996210284371218
   Schwingkreisgüte:   Q  = Wurzel(L / C) / R
   > echo "sqrt(0.01 / 0.0000001) / 20" | bc -l
-.81138830084189665999
+,81138830084189665999
+  Schwingkreis mit sehr großer Güte
+  =================================
+  Induktivität der Spule                         = L  = 100 mH
+  Kapazität des Kondensators                     = C  = 10 nF
+  ohmscher Widerstand des Parallelschwingkreises = R  = 40 Ohm
+  Resonanzfrequenz                               = fo = 5032.9 Hz
+  Blindwiderstand                                = X  = 31,6 Ohm
+  Schwingkreisgüte                               = Q  = 0,79 Ohm
+  Resonanzfrequenz:   fo = 1 / (Pi * Wurzel(L * C))
+  > echo "1 / (2 * (4*a(1)) * sqrt(0.001 * 0.000001))" | bc -l
+,92121044870412899409
+  Blindwiderstand :   X  = Wurzel(L / C)
+  > echo "sqrt(0.001 / 0.000001)" | bc -l
+,62277660168379331998
+  Schwingkreisgüte:   Q  = Wurzel(L / C) / R
+  > echo "sqrt(0.001 / 0.000001) / 40" | bc -l
+,79056941504209483299
+Ohne Dämpfung durch angeschlossene Baugruppen ist der Blindwiderstand (X) vom Verlustwiderstand der Spule bestimmt.
+Ohne Dämpfung durch angeschlossene Baugruppen wird die Schwingkreisgüte praktisch nur von der Güte der Spule bestimmt, da sich der Kondensator in der Praxis fast wie ein ideales Bauteil verhält.
@@ Zeile 324: / Zeile 332: @@
-===== einfache Oszillatoren mit Differenzverstärker =====
+===== einfache Differenzverstärker-Oszillatoren =====
   * [[http://de.wikipedia.org/wiki/Oszillatorschaltung#Oszillatorschaltungen_mit_Differenzverst.C3.A4rkern|Oszillatorschaltungen mit Differenzverstärker]]
+Moderne Oszillatoren vermeiden die Nachteile der vor etwa 100 Jahren erfundenen klassischen Oszillatorschaltungen (wie Meißner-Schaltung, Hartley-Schaltung, Colpitts-Schaltung), die bei ungünstiger Dimensionierung der Bauelemente unerwünschte parasitäre Schwingungen auf einigen Giga-Hertz erzeugen können, zu tieffrequenten Kippschwingungen neigen, oder eine merklich von der Sinusform abweichende Schwingungsform besitzen.
-=== ohne Basis-Spannungsteiler => Rechteck-Oszillator ===
+Eine mögliche Schaltung verwendet einen Differenzverstärker mit zwei Transistoren und zeichnet sich durch sehr gutmütiges Verhalten aus.
+Die spektrale Reinheit der erzeugten Schwingung wird besser, wenn die Rückkopplung so schwach ist, dass sie für ein sicheres Anschwingen gerade ausreicht. Bei Differenzverstärkern setzt die Amplitudenbegrenzung auch sanfter ein als bei anderen Oszillatorschaltungen. Das verringert den Oberwellengehalt.
+Will man die Schaltungen unten, so aufbauen, dass der Schwingkreis nicht an der heißen Ader, sondern auf Null-Potential liegt und der Wiederstand an der heißen Ader, dann muß man PNP-Transistor statt NPN-Transistore verwenden.
+Diese Schaltung schwingt auf der Frequenz, auf der sowohl der Schwingkreis als auch der entsprechende Transistor-Emitter-Widerstand, den gleichen Widerstand haben.
+=== Differenzverstärker-Oszillator - Grundschaltung ===
   R1   ~ Rres ( Ub - Ube ) / 2Ube
@@ Zeile 383: / Zeile 401: @@
 Beispiel:
+  Ub   =
   C    = 100 nF  (0,00 000 000 1 F)
   L1   = 0,1 mH  (0,00 01 H)
@@ Zeile 390: / Zeile 409: @@
-=== mit Basis-Spannungsteiler => Sinus-Oszillator ===
+=== Differenzverstärker-Oszillator mit Basis-Spannungsteiler ===
-        +----------------------------+----------------------------+-------o +Ub
+[[https://www.mikrocontroller.net/topic/327101|Oszillation mit 2 Transistoren]]
-        |                            |                            |
-       +-+                           |                           +-+
+        +---------+---------+-----------+-----o +Ub
-       | |                           |                           | |
+        |         |         |           |
-       | | R2                        |                           | | R3
+       +-+        |     +---+---       +-+
-       | |                           |                           | |
+       | |        |     |       )      | |
-       +-+                           |                           +-+
+       | | R2     |     | C1    ) L1   | | R3
-        |     || C2                  |                            |
+       | |        |   =====     )      | |
-        +-----||---------------------+-------------+              |
+       +-+        |     |       )      +-+
-        |     ||                     |             |              |
+        |         |     |       )       |
-        |                        +---+---          |              |
+        |         |     +---+---        |
-        |                        |       )         |              |
+        |         |         |           |
-        |                        | C1    ) L1      |              |
+        |         |   || C2 |   || C3   |
-        |                      =====     )         |              |
+        +---------|---||----+---||------|-----o A
-        |                        |       )         |              |
+        |         |   ||    |   ||      |
-        |                        |       )         |              |
+        |         |         |           |
-        |                        +---+---          |              |
+        |        /           \          |
-        |                            |             |       || C3  |   || C4
+        |     | / K         K \ |       |
-        |              +-------------+-------------|-------||-----+---||---o A
+        |     |/               \|       |
-        |              |                           |       ||     |   ||
+        +-----|   T1       T2   |-------+
-        |             /                             \             |
+        |   B |\               /| B     |
-        |          | / K                           K \ |          |
+        |     | > E         E < |       |
-        |          |/                                 \|          |
+        |        \           /          |
-        +----------|   T1                         T2   |----------+
+        |         |         |           |
-        |       B  |\                                 /|  B       |
+        |         +----+----+           |
-        |          | > E                           E < |          |
+        |              |                |
-        |             \                             /             |
+       +-+            +-+              +-+
-        |              |                           |              |
+       | |            | |              | |
-        |              +-------------+-------------+              |
+       | | R4         | | R1           | | R5
-        |                            |                            |
+       | |            | |              | |
-       +-+                          +-+                          +-+
+       +-+            +-+              +-+
-       | |                          | |                          | |
+        |              |                |
-       | | R4                       | | R1                       | | R5
+       ---            ---              ---
-       | |                          | |                          | |
-       +-+                          +-+                          +-+
-        |                            |                            |
-       ---                          ---                          ---
 Beispiel:
-  C    = 100 pF  (0,00 000 000 000 1 F)
+  Ub   = 12 Volt
+  C    = 100 pF  (0,00 000 000 000 1 F) -> Alle drei Kondensatoren sind gleich groß.
   L1   = 50 Windungen
   fres ~   1 MHz (1 000 000 Hz)
@@ Zeile 439: / Zeile 455: @@
   R4   ~ 100 kOhm
   R5   ~ 100 kOhm
-Alle drei Kondensatoren sind gleich groß.
@@ Zeile 457: / Zeile 471: @@
 wenn höchste Frequenzstabilität gefordert wird:
   - [[http://de.wikipedia.org/wiki/Clapp-Schaltung|Clapp-Oszillator]]
-  - Seiler-Oszillator
+  - [[https://de.wikipedia.org/wiki/Seiler-Oszillator|Seiler-Oszillator]]
   - [[http://de.wikipedia.org/wiki/Vack%C3%A1%C5%99-Oszillator|Vackar-Oszillator]]
   - Lampkin-Oszillator
@@ Zeile 561: / Zeile 575: @@
                              |       |          |         |          |          |
                             ---     ---        ---       ---        ---        ---
+====== Beispielschaltungen und Bausätze ======
+  * [[https://www.ebay.de/sch/i.html?_nkw=WB-SG2+Signal+Generator+BG7TBL&_sacat=0|WB-SG2 Signal Generator BG7TBL]]
+  * [[http://www.elektronikinstitut.de/2nag9.html|Einfacher Tongenerator,  Nadelgenerator, Summer]]
+  * [[https://bastler-beutel.de/HTML/Tester/NF-TG/TG_5.htm|NF - Tongeneratoren mit einem 555]]
+  * [[https://www.luedeke-elektronic.de/Signalgenerator-Funktionsgenerator-9V-Velleman-MK105.html|Bausatz: 1kHz-Signalgenerator für Rechteck-, Dreieck und Sinussignale für 0 - 100mV Ausgangsspannung]]
+  * [[https://www.luedeke-elektronic.de/tongenerator-signalgenerator-250hz-16khz-b1042-bausatz-smartkit.html|Bausatz: Rechteck-Signalgenerator, 250 Hz und 16 kHz mit bis zu 15V Ausgangsspannung]]
+    * {{ :bilder:rechteck-signalgenerator_mit_ne555_-_250-16000hz_mit_bis_zu_15v_ausgangsspannung.jpg?400 |Rechteck-Signalgenerator, 250 Hz und 16 kHz mit bis zu 15V Ausgangsspannung}}