Grundschaltung eines Colpittsoscillators in Kollektorschaltung - Mein Hobby ist der Amateurfunk

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Grundschaltung eines Colpittsoscillators in Kollektorschaltung

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Die 3 grundlegenden Teile eines Oscillators

Ein Oscillator ist eine in sich geschlossene Schaltung, die eine Frequenz filtert und verstärkt. Um die Verstärkung dauerhaft aufrecht zu erhalten wird eine Rückkopplung vorgenommen. Diese rückgekoppelte Spannung muß folgende Bedingungen erfüllen:
1. die rückgekoppelte Spannung muß phasengleich mit dem Eingang des Verstärkers sein.
2. die Amplitude der Spannung (Rückkopplungsfaktor K) darf nur so groß sein, dass die Verstärkung ( V ) gerade aufrecht erhalten wird.

K * V = 1

Ist die  Verstärkung V sehr groß, so muß die rückgekoppelte Spannung sehr klein sein.

Teil 1   Der Verstärker

Es wird ein Colpittsoscillator aus dieser Kollektorschaltung entwickelt. Die Eigenschaften der Kollektorschaltung sind:
1. Der Eingang ist zwischen und Basis und Emitter.
2. Der Eingangswiderstand ist sehr hochohmig.
3. Der Ausgang ist zwischen Emitter und Gnd.  
4. Der Ausgangswiderstand ist sehr niederohmig.
5. Spannungsverstärkung V kleiner 1.

   Damit ist die Kollektorschaltung also gar kein Spannungsverstärker.

6. Keine Phasenkehrung zwischen Eingang und Ausgang.
Da die Spannungsverstärkung
V kleiner 1 ist, muss der Rückkopplungsfaktor K größer 1 sein.
Das ergibt sich aus der Gleichung
K * V = 1
Eine Besonderheit der Kollektorschaltung ist, dass über den Emitterwiderstand Re eine Verkopplung von Eingang und Ausgang besteht.

Teil 1 und 2  Der Verstärker mit Frequenzfilter

Um aus der einfachen Kollektorschaltung einen frequenzselektiven Verstärker zu machen, muß ein LC-Schwingkreis eingefügt werden. Da der niederohmige Ausgang am Emitter den Schwingkreis sehr stark bedämpfen würde, kann man ihn nur an der hochohmigen Basis zuschalten.

Teil 3  Das Netzwerk zur Anpassung

Das Netzwerk hat 2 wichtige Aufgaben.
1. Die vom Ausgang des Verstärkers zum Eingang rückgekoppelte Spannung so anzupassen, dass dem Verstärker gerade soviel Spannung zurückgeführt wird, damit der Schwingvorgang dauerhaft aufrecht erhalten wird.
2. Die Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang in der Phasenlage so anzupassen, dass sie die Verstärkung unterstützt ( Mitkopplung ).
Das wird möglich, wenn man den Kondensator des Schwingkreises durch 2 in Reihe geschaltete Kondensatoren ersetzt. Damit erhält man einen dritten Zugangspunkt am Schwingkreis (
A - B - C ). Diese einfache aber sehr wirksame Schaltung wird kapazitive Dreipunktschaltung genannt.


Mit  nur wenigen Änderungen wird aus aus einem selektivem Verstärker ein Colpittsoscillator in Kollektorschaltung. Aus dem einfachen LC-Schwingkreis wird durch Einfügen des zusätzlichen Kondensators C2 eine Dreipunktschaltung.  Die Spannung am Emitterwiderstand Re wird dem Kondensator C2 zugeführt. Diese erregt den LC-Schwingkreis. Durch die Autotransformation entsteht am gesamten Schwingkreis eine erhöhte Spannung. Damit erreicht man eine Spannungsüberhöhung, die insgesamt einer Spannungsverstärkung entspricht.    


Zum Nachweis der Funktion wurde die Schaltung mit einem Simulationsprogramm (NI Multisim 10) überprüft.

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