Ich verstehe einfach nicht wie ein Colpits-Oszillator funktioniert.
Ich gehe von folgender Situation aus, die aber auch schon falsch sein kann.
Also ich verwende einen NPN Transistor, an dessen Emitter die Rückkopplung erfolgt (zur Basis).
Mein Problem dabei ist das ich generell nicht das Funktionsprinzip verstehe und damit nicht in der Lage bin die Schaltung zu dimensionieren und zu simulieren.
Ich habe es versucht, in dem ich einen Emitter Verstärkerschaltung gebaut habe und dann über Re die Rückkopplung vorgenommen habe, dann habe ich einige Werte verändert dabei aber nur maximal eine halbe Periode herausbekommen,
Über deine Simulationen kann ich dir nicht helfen aber vielleicht mit Hausverstand.
Betrachte einfach einmal die beiden Kondensatoren nur als Spannungsteiler, sonst nix. Die Spule dagegen als Schwingkreis. Damit der Schwingkreis gut funktioniert und sich von den Kondensatoren nicht mehr als nötig beeinflussen läßt, wird er meistens sogar als Serienschwingkreis gebaut, dann heißt der Oszillator "Clap" oder "Clapp" (habe ich vergessen, sorry). Aber vergiß den Serienkreis, das ist eine eigene scienzia. Entkopple ihn gedanklich dadurch, daß du den Kondensator aus 3 Stück machst, einen großen für die Frequenz und 2 kleine(re) für den Teiler, auch wenn's weh tut.
Jetzt hamma noch ein Problem: der Emitter braucht einen Gleichstrompfad. Den kriegt er über eine Drossel mit tunlichst hoher Güte zugeführt. Vom C-Spannungsteiler kann er sich ja nix erwarten. Möglicherweise ist da auch noch ein R in Serie für den Arbeitspunkt aber das sind Details.
So, nun zum Spannungsteiler: die gesamte Spannung des Schwingkreises liegt an der Basis (von Masse aus gesehen), am Emitter nur die mit den C's geteilte. Und damit kannst dir den Rückkopplungsfaktor eh schon ausrechnen, das ist keine höhere Mathematik mehr.
Wer eine Rückkopplung anschmeißt, das wissen die Götter (die haben einen Rausch) und bei den Simulatoren wirds wohl auch irgendwen geben, der das kann.
Den Collektor tät ich mal gedanklich festnageln und der Ausgang kann der Emitter sein aber Vooorsicht, alles was den Spannungsteiler belastet, das verschiebt auch die Rückkopplung.
Deswegen ist es schlau, dem Collector seinen gedanklichen Nagel zu entfernen und von dort den Ausgang zu holen - ABER - der hat eine Kapazität zur Basis und das macht ihn empfindlich für uner- wartete Nebenwirkungen, launisch wie ein Weiberleut. Ich weiß nicht, wie das die Simulatoren darstellen. Darum soll der Collector möglichst wenig Spannungshub machen müssen.
Hi, ich habe mal die Schaltung mit der ich mich beschäftige angehangen. Deine Erklärung fand ich sehr hilfreich, aber so richtig klar ist es mir immer noch nicht. Vielleicht kannst du mir ja noch mal an hand der Schaltung die Funktion erklären. Ich habe alle Bauteile beschriftet so das wir eine gemeinsame Basis haben (bis auf den Transistor) Um die Schaltung anzeigen lassen zu können brauchst du eine Schrift wo alle Buchstaben den gleichen Abstand haben. Gruß Lars
Der Schwingkreis besteht aus L1 und der Serienschaltung von Ca/Cb. Weißt schon, 1 / (1/Ca + 1/Cb). Am Schwingkreis bzw. an L1 "steht" die Wechselspannung, nimm das einmal an, wieso, das weiß der Kuckuck, es ist einfach so :-)
Die Gleichstromprobleme sind schon gelöst, wie ich sehe, aber nicht sehr elegant. Jetzt rede ich einmal nur vom Gleichstrom:
Rc wäre nicht nötig, höchstens als Kurzschlußschutz. (Kannst weglassen). C1 sorgt nur dafür, daß der C nicht zappelt, wie ich beschrieben habe, damit die kleine Kapazität zwischen B und C des Transistors nicht feminin wird. C1 und Rc spielen da sozusagen zusammen wie ein Netzspannungsfilter, mehr nicht.
R1, R2 setzen die Basis auf eine Arbeitspunktspannung. Nehmma mal an 1,7V. Eigentlich ist der R3 ein Unsinn, er ist nur eine Verlängerung des Innenwiderstandes von R1 und R2. Wenn die beiden hochohmig genug sind, dann kannst R3 sparen. Der Punkt, an dem die B hängt, soll "weich" sein, deswegen die vielen Aufwände dorthin. Ich nehm einmal einen sehr guten Transistor an mit viel B, dann braucht der (fast) keinen Basis- strom für den Arbeitspunkt. An der Basis liegen daher auch
1,7V, am E rechnerisch 1,0V (glaub mirs :-) s.u. Dieses 1,0V muß der Widerstand Re verbraten und damit stellst du den Emitter =~ Collectorstrom ein, den Arbeitspunkt. 100 Ohm macht
10mA.
Die beiden Ca Cb ändern nix am Gleichstrom am Emitter. Damit das bei der Basis auch so ist, wurde der Cx vorgesehen. Der kann theoretisch beliebig hoch sein, praktisch soll er klein sein, um die viele Energie, die im Schwingkreis drinsteckt, von der Basis fernzuhalten. Dafür ist vermutlich auch der Rr vorgesehen, einen anderen Verwendungszweck sehe ich für den nicht. Beim Ausschalten ist nämlich noch Energie im Schwing- kreis, die würde den Transistor zertöppern. Der Cx soll auch klein sein, um die Schwankungen der Kapazität des Transistors bei der Temperatur möglichst vom Schwingkreis fernzuhalten. Die Basis braucht ja kaum eine Wechselspannung, um dem Transistor klar zu machen, daß er gefälligst oszillieren soll.
Frag den Dozenten, ob ich damit recht habe :-)
Zur Dimensionierung: ich gebe dir keine Werte an, weil ich überhaupt keine Ahnung habe, in welcher Größenordnung du die Frequenz haben willst.
Trotzdem empfehle ich dir, zuerst einmal gedanklich die beiden Kondensatoren Ca und Cb als einen Kondensator Cs zu betrachten für den Schwingkreis und dir den Spannungsteiler einfach ohmisch (mit Ra Rb) vorzustellen. Das dämpft den Schwingkreis zwar aber weil das nur in der Vorstellung ist, ist es ja egal. Wenn der Schwingkreis einmal gedanklich auf 2Vss Amplitude schwingt, dann ist es nicht mehr schwer, dir die Funktionsweise des Colpitts Oszillators auszumalen. Dann aber mußt du wieder ganz schnell den Kondensator teilen, damit der Emitter seine Energie einführen kann.
Der Witz, das Prinzip ist der Schwingkreis, der an beliebiger Stelle angestoßen werden kann und doch in voller Amplitude schwingt so wie eine Glocke auch rundum schwingt obwohl der Klöppel nur an einer Stelle aufschlägt.
Sei mir nicht bös, deine Simulationen, die kenn ich nicht, ich simulier im Kopf.
Danke für die gute Erklärung damit war es mir möglich meine Simulationen zu einem besseren Ergebnis zu bringen, leider klingt die Oszillation mit der Zeit ab. Daher möchte ich noch mal darauf eingehen.
Ich denke das ich die funktionsweise schon recht gut verstanden habe und komme zu folgendem:
Als erstes zur funktionsweise des Schwingkreises, ist der C aufgeladen, treibt er einen Strom durch die Spule, (Ca||Cb) die Änderung des Stromes in der Spule mal der Induktivität ist die Spannung an der Spule. Solange an dem C eine Höhere Spannung anliegt steigt der Strom und die Spannung an der Spule ist positiv. Sinkt der Strom, da C entladen wird, wird der Strom negativ und das Potential an dem C wird negativ zum Bezugspunkt, dieses negative Potential sorgt dafür das der Strom jetzt in die andere Richtung fließt. Formelmäßig ist es so das die Ladekurven
e-Funktionen von !Blindelementen sind, jeweils um 90 Grad verschoben. Und nach Euler das auf eine Sinus bzw., Kosinus Funktionen führt. Okay, das erst mal zum Schwingkreis.
Der Transistor wird in einer Kollektor Schaltung betrieben, die eine Spannungsverstärkung von ungefähr 1 hat. Womit ich mir erklären könnte warum meine Schwingung gedämpft ist, da über Rc eine Spannungsrückkopplung auf die Basis stattfindet, d.h. kleine Änderungen an der Basis werden nicht zu großen Änderungen am Kollektor sonder zu etwas kleineren.
Die Teilung Ca und Cb verstehe ich so:
Entsteht an der Spule eine positive Spannung wird der Transistor leitend, damit wird Cb auf den Wert Ic mal Rc aufgeladen, da die Spannung an der Spule nur dann positiv ist wenn Strom vom ca. über die Spule fließt wirk sich ein Aufladen des Cb so aus, dass am seinem anderen Beinchen das Potential steigt und das müsste sich so auswirken das es den Stromfluss vom Ca über die Spule noch schneller eine Ende setzt. Wiederum wird danach der Anschluss des Ca der an der Spule liegt negativer so dass das positive Potential an Cb dafür sorgt das eine Hohe Spannung über Cb abfällt und damit wieder ein großer Strom in die Entgegengesetzte Richtung fließt.
Frohe Weihnachten!
Lars
"Franz Glaser (KN)" schrieb im Newsbeitrag news:41cb0e3b$0$31892$ snipped-for-privacy@newsreader01.highway.telekom.at...
Ich will ja nicht oberlehrern aber - der Cb hat mit dem Gleichstrom nix am Hut. Der Cb ist ein Teil des Schwingkreises, an dem der Transistor mitschmarotzt.
Die Sache geht deswegen los, weil irgendeiner der Widerstände R1, R2 oder Re rauscht. Anfangs herrscht Ruhe wie in Genesis Kapitel 1. Das Rauschgezappel "sieht" die Basis und teilt sie dem Emitter verstärkt mit. Der Emitter plärrt das in den Schwingkreis hinein und die Basis hört den lauten Ton. So geht's los.
Ich fürchte, daß du mit der gleichstromigen Betrachtungsweise der Schaltung auf einer Art Holzweg bist. Sie gefällt mir zwar sehr, weil ich normalerweise den umgekehrten Fehler [tm] bei Studenten erlebe (die wollen einen Blitzeinschlag über Blindleistungsformeln in den Griff kriegen). Es schmerzt mich richtig, dich auf den Boden der Wechselpannung zurückholen zu müssen.
Der eigentliche Verstärker ist der Schwingkreis, nicht der Transis- tor, spannungsmäßig betrachtet. Bloß - und jetzt mußt du aufpassen: der Schwingkreis kann keine Energie ins System eintragen, er würde kläglich wieder abklingen. Die Energie für das System bringt der Transistor. Er holt sie über den Collector aus der Ucc in den E. Die Spannungserhöhung macht der Schwingkreis mit der Spannungstei- lermaschine Ca/Cb (invers). Nu iss doch wieder der Transistor der Verstärker, leistungsmäßig betrachtet.
Wenn du einen Dozenten findest, der dir das anders/besser erklären kann, dann sei froh. Ich bin schon zu müde, um mir dessen Theorie überhaupt noch anzuhören. Das hängt besonders damit zusammen, daß ich auf das Deutsch der heutigen Zeit allergisch reagiere.
Übrigens: wir haben noch nicht über die Amplitude des Oszillators diskutiert. Wenn dir die Sache wichtig ist, dann mach dich bei Amateurfunkern schlau, nicht in der (Hoch)schule. Amateurfunker wissen, was für Bücher weiterhelfen. Wenn es jedoch (nur) um eine Prüfung geht, dann unterlaß es einfach.
Unterdrücke diese Betrachtungsweise bitte. Es ist alles einfacher, nur DC mit überlagertem AC.
Detto in der universalen Sprache des alten Europa
Festum laetum diei natalis Christi et annum novum faustum MMV
Clapp (ECO-Sonderfall, mit FET recht populär) Colpitts (kapazitive Dreipunktschaltung) Franklin (gleichphasiger Verstärker) Franklin-Clapp Hartley (induktive Dreipunktschaltung) Heegner (ah, das scheint jetzt was mit Serienschwinkreis zu sein, in Form von einem Quarz) Huth-Kühn (2 Schwingkreise in lose Kopplung) Meißner (Trafokopplung) Philbrick (ECO-Variante des Phasenschiebers, kein LC) Pierce (Huth-Kühn mit Quarz) v.d.Pol (fallende Kennline, Relaxationsoszillator, kein LC) Wien (Phasenschieber, kein LC) Wien-Robinson (Phasenschieber, kein LC)
Weitere (mit Personennamen) fallen mir grad nicht ein ;-), immerhin musste ich nur 3 nachschauen. Sind aber bis auf die Heegner-Schaltung alles Parallelschwingkreisschaltungen.
PolyTech Forum website is not affiliated with any of the manufacturers or service providers discussed here.
All logos and trade names are the property of their respective owners.