Ein elektronischer Oszillator ist ein elektronischer Stromkreis, der ein wiederholendes elektronisches Signal, häufig eine Sinus-Welle oder eine Quadratwelle erzeugt. Sie werden in vielen elektronischen Geräten weit verwendet. Allgemeine Beispiele von durch Oszillatoren erzeugten Signalen schließen Signale ein, die vom Radio und den Fernsehsendern, Uhr-Signale übertragen sind, die Computer und Quarzuhren und die Töne regeln, die durch elektronische Piepser und Videospiele erzeugt sind.

Oszillatoren werden häufig durch die Frequenz ihres Produktionssignals charakterisiert: Ein Audiooszillator erzeugt Frequenzen in der Audioreihe, ungefähr 16 Hz bis 20 Kilohertz. Ein RF Oszillator erzeugt Signale in der Reihe der Radiofrequenz (RF) von ungefähr 100 Kilohertz bis 100 GHz. Ein niederfrequenter Oszillator (LFO) ist ein elektronischer Oszillator, der eine Frequenz unter 20 Hz erzeugt. Dieser Begriff wird normalerweise im Feld von Audiosynthesizern gebraucht, um es von einem Audiofrequenzoszillator zu unterscheiden.

Oszillatoren, die entworfen sind, um eine AC Hochleistungsproduktion von einer Gleichstrom-Versorgung zu erzeugen, werden gewöhnlich inverters genannt.

Es gibt zwei Haupttypen des elektronischen Oszillators: der harmonische Oszillator und der Entspannungsoszillator.

Harmonischer Oszillator

Der harmonische oder geradlinige, Oszillator erzeugt eine sinusförmige Produktion.

Die grundlegende Form eines harmonischen Oszillators ist ein elektronischer Verstärker, der in einer Feed-Back-Schleife mit seiner Produktion verbunden ist, gefüttert zurück in seinen Eingang durch eine Frequenz auswählender elektronischer Filter, um positives Feed-Back zur Verfügung zu stellen. Wenn die Macht-Versorgung an den Verstärker zuerst eingeschaltet wird, besteht die Produktion des Verstärkers nur aus dem Geräusch. Das Geräusch reist um die Schleife und wird gefiltert und wiederverstärkt, bis es zunehmend einer Sinus-Welle an einer einzelnen Frequenz ähnelt.

Harmonische Oszillator-Stromkreise können gemäß dem Typ der Frequenz auswählender Filter klassifiziert werden, den sie in der Feed-Back-Schleife verwenden:

• In einem RC-Oszillator-Stromkreis ist der Filter ein Netz von Widerständen und Kondensatoren. RC-Oszillatoren werden größtenteils verwendet, um niedrigere Frequenzen zum Beispiel in der Audioreihe zu erzeugen. Allgemeine Typen von RC-Oszillator-Stromkreisen sind der Phase-Verschiebungsoszillator und der Oszillator der Wien Bridge.
• In einem LC Oszillator-Stromkreis ist der Filter ein abgestimmter Stromkreis (häufig hat einen Schwingungskreis genannt), aus einem Induktor (L) und Kondensator (C) verbunden zusammen bestehend. Anklage-Flüsse hin und her zwischen den Tellern des Kondensators durch den Induktor, so kann der abgestimmte Stromkreis elektrische Energie versorgen, die an seiner Resonanzfrequenz schwingt. Es gibt kleine Verluste im Schwingungskreis, aber der Verstärker ersetzt jene Verluste und liefert die Macht für das Produktionssignal. LC Oszillatoren werden häufig an Radiofrequenzen verwendet, wenn eine stimmbare Frequenzquelle, solcher als in Signalgeneratoren, stimmbaren Radiosendern und den lokalen Oszillatoren in Radioempfängern notwendig ist. Typische LC Oszillator-Stromkreise sind der Hartley, Colpitts und die Stromkreise von Clapp.
• Ein Kristalloszillator ist ein Stromkreis, der einen piezoelektrischen Kristall (allgemein ein Quarzkristall) als eine Frequenz auswählendes Element verwendet. Der Kristall vibriert mechanisch als ein Resonator, und seine Frequenz des Vibrierens bestimmt die Schwingungsfrequenz. Kristalle haben sehr hohen Q-Faktor und auch bessere Temperaturstabilität als abgestimmte Stromkreise, so haben Kristalloszillatoren viel bessere Frequenzstabilität als LC oder RC-Oszillatoren. Sie werden verwendet, um die Frequenz von den meisten Radiosendern zu stabilisieren, und das Uhr-Signal in Computern und Quarzuhren zu erzeugen. Kristalloszillatoren verwenden häufig dieselben Stromkreise wie LC Oszillatoren mit dem Kristall, der den abgestimmten Stromkreis ersetzt; der Oszillator-Stromkreis von Pierce wird allgemein verwendet. Quarzkristalle werden allgemein auf Frequenzen von 30 MHz oder unten beschränkt. Geräte der akustischen Oberflächenwelle (SAW) sind eine andere Art des piezoelektrischen Resonators, der in Kristalloszillatoren verwendet ist, die viel höhere Frequenzen erreichen können. Sie werden in Spezialanwendungen verwendet, die eine hohe Frequenzverweisung zum Beispiel in Autotelefonen verlangen.

Zusätzlich zu den Feed-Back-Oszillatoren, die oben beschrieben sind, die ausführlicher erläuternde aktive Elemente mit zwei Anschlüssen wie Transistoren und op Ampere verwenden, können Oszillatoren auch mit Ein-Hafen-Geräten mit dem negativen Widerstand, wie Magnetron-Tuben, Tunneldioden und Dioden von Gunn gebaut werden. In diesen Oszillatoren, einem Resonator, wie ein LC Stromkreis, wird Kristall oder Höhle-Resonator, über das negative Widerstand-Gerät verbunden, und eine Gleichstrom-Neigungsstromspannung wird angewandt, um Energie zu liefern. Vom negativen Widerstand des aktiven Geräts kann als das Annullieren des (positiven) wirksamen Verlust-Widerstands des Resonators und Erlaubens einer anhaltenden Schwingung gedacht werden. Diese Stromkreise werden oft für Oszillatoren an Mikrowellenfrequenzen verwendet.

Das sind einige der vielen harmonischen Oszillator-Stromkreise:

• Oszillator von Armstrong
• Oszillator von Hartley
• Oszillator von Colpitts
• Oszillator von Clapp
• Verzögerungslinienoszillator
• Durchstoßen Sie Oszillator (Kristall)
• Oszillator der Phase-Verschiebung
• RC-Oszillator (die Wien Bridge und "Zwillings-T")
• Quer-verbundener LC Oszillator
• Vackář Oszillator
• Optoelektronischer Oszillator.

Entspannungsoszillator

Ein Entspannungsoszillator erzeugt eine nichtsinusförmige Produktion, wie ein Quadrat, Sägezahn oder Dreieck-Welle. Es enthält ein energieversorgendes Element (ein Kondensator oder, seltener, ein Induktor) und ein nichtlinearer Abzug-Stromkreis (eine Klinke, Abzug von Schmitt oder negatives Widerstand-Element), der regelmäßig belädt und die Energie entlädt, die im Speicherelement versorgt ist, das so plötzliche Änderungen in der Produktionswellenform verursacht.

Rechteckwelle-Entspannungsoszillatoren werden verwendet, um das Uhr-Signal für folgende Logikstromkreise wie Zeitmesser und Schalter zur Verfügung zu stellen, obwohl Kristalloszillatoren häufig für ihre größere Stabilität bevorzugt werden. Dreieck-Welle oder Sägezahnoszillatoren werden in den timebase Stromkreisen verwendet, die die horizontalen Ablenkungssignale für Kathode-Strahl-Tuben in Entsprechungsoszilloskopen und Fernsehern erzeugen. In Funktionsgeneratoren kann diese Dreieck-Welle dann weiter in eine nahe Annäherung einer Sinus-Welle gestaltet werden.

Ringoszillatoren werden eines Rings von aktiven Verzögerungsstufen gebaut. Allgemein hat der Ring eine ungerade Zahl, Stufen umzukehren, so dass es keinen einzelnen stabilen Zustand für die inneren Ringstromspannungen gibt. Statt dessen pflanzt sich ein einzelner Übergang endlos um den Ring fort.

Typen von Entspannungsoszillator-Stromkreisen schließen ein:

• Mehrvibrator
• Ringoszillator
• Verzögerungslinienoszillator
• Drehung, Welle-Oszillator reisend.

Siehe auch

• Spannungsgesteuerter Oszillator
• Einspritzung hat Oszillator geschlossen
• Numerisch kontrollierter Oszillator
• Optoelektronischer Oszillator
• Phasenstarre Schleife
• Stabilitätskriterium von Barkhausen

Links

• E. Rubiola, Phase-Geräusch und Frequenzstabilität in Oszillatoren Universität von Cambridge Presse, 2008. Internationale Standardbuchnummer 978-0-521-88677-2.
• Howstuffworks: Oszillator.
• Oszillator-Kuriositäten.
• Tutorenkurs auf der Präzisionsfrequenzgeneration.