Oszillator

Ein Oszillator ist ein schwingungsfähiges System, bei dem ein oder mehrere physikalische (also auch elektronische) Parameter zeitlich wiederholt dieselben Werte annehmen, insbesondere periodische Bewegungen um einen Nullpunkt (Ruhelage) durchführen.

Oszillatoren beruhen überwiegend auf einem zeitbestimmenden schwingungsfähigen System, dessen Schwingungen ohne weitere Maßnahmen meist gedämpft sind, d. h. mit der Zeit verschwinden. Um ungedämpfte Schwingungen erzeugen zu können, kommt eine Einrichtung zur Zuführung von Energie hinzu.

Oszillatoren findet man überwiegend in der Elektrotechnik bzw. Elektronik und der Mechanik. Jedoch sind Systeme mit periodischem Verhalten auch aus anderen Bereichen wie der Biologie, Chemie und in der Soziologie^[1] bekannt.

In der Mechanik verwendet man meist Federn oder Pendel, sie benötigen gleichfalls einen Antrieb, der die mechanischen Verluste des eigentlichen Schwingers ausgleicht. Siehe insbesondere die Uhrwerke.

Physikalisch gesehen sind Musikinstrumente Oszillatoren zur Erzeugung von Luftschwingungen.

Die periodische Bewegung von Sternen und Kometen ist praktisch ungedämpft und wird selten als Oszillator bezeichnet.

Oszillatoren in der Physik

In der Physik werden im Allgemeinen Systeme als Oszillatoren bezeichnet, in denen sich Massepunkte innerhalb eines Potentials bewegen. Der Harmonische Oszillator beschreibt diese Bewegung mit Hilfe der klassischen Mechanik, während beim Harmonischen Oszillator (Quantenmechanik) diese Beschreibung mit Mitteln der Quantenmechanik erfolgt.

Weitere Modelle sind:

• Anharmonischer Oszillator

Oszillatoren in der Elektronik

Ein Oszillator ist eine Baugruppe zur Erzeugung von ungedämpften elektrischen Schwingungen. Er setzt Gleichleistung in Wechselleistung um und kann aus einem einzelnen selbstschwingenden Bauteil oder aus mehreren Bauteilen bestehen, die zu einer Oszillatorschaltung zusammengefügt werden. Anforderungen sind Konstanz des Ausgangssignals in Frequenz und Leistung, eine geringe Temperaturabhängigkeit und ein hoher Wirkungsgrad.

Ein Oszillator enthält immer frequenzbestimmende Bauteile und eine Oszillatorschaltung zur Anfachung von Schwingungen. Das ist entweder ein rückgekoppelter Verstärker oder ein Bauelement mit negativem differenziellen Widerstand wie beispielsweise eine Tunneldiode.

Die frequenzbestimmenden Bauteile können sein:

• LC-Glieder (Serien- oder Parallelschwingkreise)
• RC-Glieder
• Schwingquarze, Keramikfilter
• Hohlraumresonatoren
• Oberflächenwellen-Filter
• YIG-Filter.

Resonanzoszillator

Bei einem Resonanzoszillator wird die erzeugte Frequenz durch einen Schwingkreis, einen Schwingquarz oder einem Keramikresonator bestimmt. Der Resonanzoszillator liefert üblicherweise eine Sinusschwingung. Gemeinsame Merkmale der Schaltungen empfehlen folgende Gliederung:

• mit Trafo: Meißner-Schaltung, Leithäuser-Schaltung
• geteilte Induktivität: Hartley-Schaltung, Elektronengekoppelter Oszillator (ECO), Gegentakt-Oszillator
• geteilte Kapazität: Colpitts-Schaltung, Clapp-Schaltung, Vackář-Oszillator, Seiler-Oszillator
• Schwingkreis ungeteilt: Differenzverstärker-Oszillator, Franklin-Oszillator
• mit Schwingquarz: Pierce-Schaltung, Heegner-Schaltung, Butler-Schaltung
• interne Rückkopplung: Huth-Kühn-Schaltung, Millereffekt-Oszillator, Tunneldioden-Oszillator, Gunndioden-Oszillator

Einteilung von Oszillatorschaltungen
nach Prinzip	nach Signalform	nach Namen des Erfinders	nach Verwendungszweck
Backward-wave Oszillator Digitally Controlled Oscillator Dreipunktschaltung Differenzverstärker-Oszillator Quarzoszillator Ringoszillator Phasenschieberoszillator Variable Frequency Oscillator Spannungsgesteuerter Oszillator (VCO) YIG-Oszillator Maschinensender Millereffekt-Oszillator Tunneldioden-Oszillator Gunndioden-Oszillator Kippschwinger Sperrschwinger Elektronengekoppelter Oszillator (ECO) Gegentakt-Oszillator Stimmgabel-Oszillator	Rechteck-Generator Sägezahn-Generator Sinus-Generator Impulsgenerator Dreieck-Generator	Meißner-Schaltung Leithäuser-Schaltung Huth-Kühn-Schaltung Hartley-Schaltung Colpitts-Schaltung Clapp-Schaltung Pierce-Schaltung Seiler-Oszillator Vackář-Oszillator Butler-Schaltung Franklin-Oszillator Heegner-Schaltung Tesla-Oszillator Wienbrücken-Oszillator	Lokaler Oszillator Wobbelgenerator Referenzoszillator Abstimmoszillator Überlagerungs-Oszillator (BFO) Lösch-Oszillator Tonruf-Oszillator CTCSS-Generator

Siehe auch

• Signalgenerator, Wobbelgenerator, Synthesizer
• Low Frequency Oscillator (LFO), VCO (voltage controlled oscillator)
• Variable Frequency Oscillator (VFO), Voltage Controlled Crystal (="Xtal") Oscillator (VCXO)
• Überlagerungsempfänger (als Anwendungsfall)

Einzelnachweise

1. ↑ Niklas Luhmann, Organisation und Entscheidung (Opladen [u.a.]: Westdt. Verl., 2000). S.224