Oszillator
Ein Oszillator ist ein schwingendes System, in welchem sich die Energie ihre Form periodisch ändert. Ein Beispiel für Schwinger ist elektrischer Oszillator, bestehend aus einem Kondensator und einer Induktivität.
Bei dem elektrischen Oszillator gibt es zwei Zustände eines Kondensators, die vom Betrag her gleich groß sind aber entgegengesetzte Polung haben. Bei der Umpolung fließt der Strom über eine Spule, die die Energie erst mal in Form eines magnetischen Feldes speichert und beim Abbauen des magnetischen Feldes den Kondensator lädt.
Das gleiche kann auch für die Spule betrachtet werden, die ihre Feldrichtung je nach Richtung des Stromflusses ständig ändert. In beiden Betrachtungsweisen pendelt die Energie des Systems zwischen magnetischem und elektrischem Energie.
Durch Stromfluss wirken die ohmschen Widerstände und wandeln ein Teil der elektrischen Energie in Wärme um. Dies wird als Dämpfung bezeichnet. Damit der schwingende System stabil bleibt oder anders ausgedrückt, damit die Dämpfung ausgeglichen wird, muss regelmäßig Energienachschub geleistet werden.
Die erste Abbildung zeigt eine Oszillatorschaltung. Beim Einschalten des Stroms lädt sich der Kondensator des Schwingkreises auf und nach der Aufladung fließt der Strom über die Spule und lädt den Kondensator mit dem entgegen gesetzten Vorzeichen.
Es entsteht also eine Spannungsdifferenz an den beiden Kondensator-Zuleitungen. Der Rest der Schaltung stellt einen Differenzverstärker dar. Die Verstärkung sorgt auch dafür, dass die Dämpfung ausgeglichen wird.
Ein Filter bestehend aus zwei Kondensatoren und einer Induktivität ist dem Oszillator vorgeschaltet, damit die Erzeugte Welle nicht in die Spannungsquelle zurückgelangt.
Wie die zweite Abbildung zeigt schwingt der Oszillator mit 1 MHz. Eine Periode der Welle ist damit 1 μs. Die Amplitude der Welle ist etwa 10 V und 100 μA. Die Messung ist am Widerstand R5 mit 100 Kilo Ohm durchgeführt.