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Colpittsoscillator

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Biografie
Edwin H. Colpitts

Edwin H. Colpitts wurde am 19. Januar 1872 in New Brunswick (Kanada) geboren. Er studierte an der Harvard Universität. Als Elektroingenieur arbeitete er bei der Firma Western Electric Company in New York City, wo er 1911 Forschungsleiter wurde. Er meldete den nach ihm benannten Colpittsoscillator 1918 als Patent an. Er starb am 6. März 1949 in Kanada.


Colpittsoscillator in Emitterschaltung

Häufig angewendet wird die Emitterschaltung des Colpittsoscillators. Sie kann mit einfachen Mitteln aufgebaut werden und liefert respektable Ergebnisse.
Die Emitterschaltung erzeugt eine Phasendrehung von 180 Grad. Um das Rückkopplungssignal phasengleich dem Eingang ( Basis ) zurückzuführen ist eine zusätzliche Phasendrehung von nochmals 180 Grad notwendig. Diese wird durch den kapazitiven Dreipunkt, bestehend aus C1, C2 und der Induktivität L, erreicht. Außerdem bestimmt das Verhältnis von C1 zu C2 den Koppelfaktor k. Die Induktivität L in Verbindung mit der Reihenschaltung von C1 und C2 bildet den frequenzbestimmenden Schwingkreis. Mit Rk kann man die Amplitude des Rückkopplungsignals einstellen. Mit dem Spannungsteiler aus R1 und R2 wird die Basisspannung festgelegt. R4 stabilisiert den Arbeitspunkt des Transistors und mindert aber durch die Stromgegenkopplung die Verstärkung. Der Kondensator hebt für das Oscillatorsinal die Gegenkopplung wieder auf, weil er der Widerstand R4 durch seinen geringen kapazitiven Widerstand überbrückt. R3 soll das Schwingkreissignal von der Betriebsspannung trennen und den Kollektor mit Strom versorgen. Leider belastet dieser Widerstand den Schwingkreis und verringert somit seine Güte. Eine bessere aber etwas teurere Lösung wäre der Einsatz einer entsprechenden Hochfrequenzdrossel als Ersatz für R3.

Colpittsoscillator in Basisschaltung

Der Colpittsoscillator in Basisschaltung ist besonders gut zur Erzeugung hoher Frequenzen geeignet. Man findet ihn in allen UKW- und Fernsehgeräteschaltungen, sofern er noch konventionell erstellt wurde.
Der frequenzbestimmende Schwingkreis besteht aus der Induktivität L und der Reihenschaltung der Kondensatoren C1 und C2. Das Verhältnis von C1 zu C2 bestimmt den rückgekoppelten Spannungsanteil. Mit dem Widerstand Rk kann man die Amplitude des Rückkopplungsignals einstellen. Mit dem Spannungsteiler aus den Widerständen R1 und R2 wird die Basisspannung festgelegt.
Über den Kondensator C3 wird die Basis kapazitiv direkt mit Bezugspol ( Ground ) verbunden. Der Widerstand R3 versorgt den Emitter mit Strom und stabilisiert den Arbeitspunkt des Transistors. In der Praxis werden die Kondensatoren C1 und C2 so bemessen, daß der Koppelwiderstand Rk entfallen kann.

Eine praxisbezugene Variante eines Colpittsocillatore in Basisschaltung

Nur mit Mühe ist diese Schaltung als Colpittsoscillator auszumachen. Bei Frequenzen > 50 Mhz kann der externe Kondensator C3 entfallen. Die Reihenschaltung aus der Transistorkapazität Cbe und C1 übernimmt dann die Funktion.

Colpittsoscillator in Kollektorschaltung

Recht selten ist die Kollektorschaltung des Colpittsoscillators zu sehen. Das Besondere ist, daß der Transistor in dieser Schaltungsart keine Spannungsverstärkung hat. Um die Spannung zu erhöhen nutzt man die Autotransformationseigenschaft des Schwingkreises. Das Ausgangssignal wird an C2 eingespeist und regt den Schwingkreis an. An C1 entsteht ein höheres Signal, das über den Koppelkondensator Ck und der Koppelwiderstand Rk der Basis phasengleich zurückgeführt wird. Ck trennt die Basis galvanisch, während mit Rk die Amplitude des rückgekoppelten Signals verändert werden kann. Der Spannungsteiler aus R1 und R2 bestimmt die Basisspannung am Transistor. Der Widerstand R3 ist der Arbeitswiderstand der Schaltung und stabilisiert gleichzeitig den Transistorstrom. C3 schafft eine kapazitive Verbindung der Betriebsspannung zum gemeinsamen Groundpotential. Für eine einwandfreie Funktion sollte er in keiner Schaltung fehlen. Fälschlicherweise wird diese Schaltung auch als ECO - Schaltung bezeichnet. Eine ECO - Schaltung kann nur mit einer Röhre (Tetrode oder besser Pentode) realisiert werden. Die ECO - Schaltung ist nicht von einem bestimmten Schaltungsprinzip abhängig und stellt auch kein neues Oscillatorprinzip dar, sondern deutet nur auf die besondere Art der rückwirkungsarmen Auskopplung des Oscillatorsignals über den freien Elektronenfluß hin. Das ist nur bei Röhren möglich. ( electron coupled oscillator ).

 
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