Eingestellter Kollektoroszillator

Bevor wir uns mit dem Thema gestimmter Kollektor-Oszillator befassen, müssen wir zunächst verstehen, was ein Oszillator ist und was er tut. Ein Oszillator ist eine elektronische Schaltung, die ein oszillierendes oder periodisches Signal, wie eine Sinus- oder Rechteckwelle, erzeugt. Der Hauptzweck eines Oszillators besteht darin, ein Gleichstromsignal in ein Wechselstromsignal umzuwandeln. Oszillatoren haben zahlreiche Anwendungen, wie zum Beispiel in Fernsehern, Uhren, Radios, Computern usw. Fast alle elektronischen Geräte verwenden Oszillatoren, um ein oszillierendes Signal zu erzeugen.

Einer der einfachsten LC-Oszillatoren ist der gestimmte Kollektor-Oszillator. Im gestimmten Kollektor-Oszillator besteht eine Tankschaltung aus einem Kondensator und einem Spule sowie einem Transistor zur Verstärkung des Signals. Die Tankschaltung, die an den Kollektor angeschlossen ist, verhält sich bei Resonanz wie ein einfacher Widerstand und bestimmt die Oszillatorfrequenz.

Erklärung des Schaltbilds des gestimmten Kollektor-Oszillators

Oben ist das Schaltbild des gestimmten Kollektor-Oszillators. Wie Sie sehen können, sind der Transformator und der Kondensator an der Kollektorseite des Transistors angeschlossen. Der Oszillator erzeugt hier eine Sinuswelle.
R1 und R2 bilden die Spannungsteiler-Vorspannung für den Transistor. Re bezieht sich auf den Emitterwiderstand und sorgt für thermische Stabilität. Ce wird verwendet, um die verstärkten Wechselspannungsoszillationen zu umgehen und ist der Emitter-Bypass-Kondensator. C2 ist der Bypass-Kondensator für den Widerstand R2. Die Primärwicklung des Transformators, L1, zusammen mit dem Kondensator C1 bildet die Tankschaltung.

Funktionsweise des gestimmten Kollektor-Oszillators

Bevor wir uns mit der Funktionsweise des Oszillators befassen, sollten wir noch einmal die Tatsache wiederholen, dass ein Transistor eine Phasenverschiebung von 180 Grad verursacht, wenn er eine Eingangsspannung verstärkt. L1 und C1 bilden die Tankschaltung und es sind diese beiden Elemente, aus denen wir die Oszillationen erhalten. Der Transformator hilft dabei, eine positive Rückkopplung (dazu kommen wir später) zu geben, und der Transistor verstärkt das Ausgangssignal. Mit dieser Erkenntnis können wir nun die Funktionsweise der Schaltung verstehen.

Wenn die Stromversorgung eingeschaltet wird, beginnt der Kondensator C1 zu laden. Wenn er vollständig geladen ist, beginnt er, durch die Spule L1 abzuladen. Die in Form von elektrostatischer Energie gespeicherte Energie im Kondensator wird in magnetische Energie umgewandelt und in der Spule L1 gespeichert. Sobald der Kondensator vollständig entladen ist, beginnt die Spule, den Kondensator erneut zu laden. Dies liegt daran, dass Spulen den Strom durch sie nicht schnell ändern und daher die Polarität über sich selbst ändern und den Strom in dieselbe Richtung fließen lassen. Der Kondensator beginnt erneut zu laden und der Zyklus setzt sich auf diese Weise fort. Die Polarität über der Spule und dem Kondensator ändert sich periodisch, und daher erhalten wir ein oszillierendes Signal als Ausgang.

Die Spule L2 wird durch elektromagnetische Induktion geladen und gibt dies an den Transistor weiter. Die Transistoren verstärken das Signal, das als Ausgang genommen wird. Teil des Ausgangssignals wird als positive Rückkopplung in das System zurückgeführt.
Positive Rückkopplung ist die Rückkopplung, die in Phase mit der Eingabe steht. Der Transformator führt eine Phasenverschiebung von 180 Grad ein, und der Transistor führt ebenfalls eine Phasenverschiebung von 180 Grad ein. Insgesamt erhalten wir also eine Phasenverschiebung von 360 Grad, die an die Tankschaltung zurückgeführt wird. Positive Rückkopplung ist notwendig für nachhaltige Oszillationen.
Die Frequenz der Oszillation hängt vom Wert der in der Tankschaltung verwendeten Spule und Kapazität ab und wird durch folgende Formel gegeben:

Wobei,
F = Frequenz der Oszillation.
L1 = Wert der Induktivität der Primärwicklung des Transformators L1.
C1 = Wert der Kapazität des Kondensators C1.

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