Ringoszillator mit drei Transistoren
Ein Ringoszillator aus drei BC548C schwingt schon ab 0,5 V Betriebsspannung mit 1,5 MHz. Bei 3,5 V sind es 10 MHz, bei 5 V rund 14 MHz. Die Frequenz hängt also direkt an der Versorgungsspannung.
Eckdaten
| Oszillatorstufen | 3 × BC548C |
|---|---|
| Pufferstufe | 1 × BC548C |
| Kollektorwiderstände | 2,2 kΩ |
| Kopplung zur Pufferstufe | 1,1 kΩ |
| Einsatzspannung | 0,5 V |
| Frequenzbereich | 1,5 MHz bis 14 MHz |
| Vorlage | Burkhard Kainka, elektor Halbleiterheft 7-8/2011 |
Ziel
In der elektor, Halbleiterheft Juli/August 2011, stellt Burkhard Kainka einen Ringoszillator vor. Die Schaltung ist so schlicht, dass ich sie nachbauen wollte, um zu sehen, wie tief man mit der Betriebsspannung gehen kann.
Konzept
Ein Ringoszillator besteht aus einer ungeraden Zahl invertierender Stufen, deren Ausgang auf den Eingang zurückgeht. Weil die Zahl ungerade ist, findet das Signal keinen stabilen Zustand und kippt dauernd um. Die Frequenz ergibt sich aus den Laufzeiten der Stufen, nicht aus einem Schwingkreis.
Ich verwende drei Transistoren vom Typ BC548C für den Oszillator und noch einen vierten BC548C als Pufferstufe, damit die Last die Frequenz nicht mitzieht. Die Schaltung ist nicht wirklich kompliziert.
Aufbau
Der Aufbau ist auf Lochraster entstanden, ohne Rücksicht auf kurze Wege. Bei Grundfrequenzen im einstelligen Megahertzbereich ist das noch unkritisch.
Messung
Erstaunt hat mich, dass die Schaltung bereits ab 0,5 V Betriebsspannung anfängt zu schwingen. Die Grundfrequenz beträgt dabei 1,5 MHz.
Eine Vergrößerung der Betriebsspannung führt zu einer Erhöhung der Frequenz: Bei 3,5 V oszilliert die Schaltung schon bei 10 MHz, mit 5 V schwingt der Aufbau mit circa 14 MHz.
Das Spektrum zeigt, was man bei einem Rechtecksignal erwartet: die Grundwelle und eine Reihe von Oberwellen. Ein Ringoszillator ist eben kein sauberer Sinusgenerator.
Ergebnis
Die Schaltung tut, was sie soll, und zeigt dabei etwas Grundsätzliches: Bei einem Ringoszillator bestimmt die Betriebsspannung die Frequenz mit, weil sie die Umschaltzeiten der Stufen ändert. Wer eine stabile Frequenz braucht, ist mit einem Quarz besser bedient. Wer einen spannungsabhängigen Takt oder einen simplen Testgenerator sucht, kommt mit vier Transistoren und fünf Widerständen aus.
Messwerte
| Betriebsspannung | Grundfrequenz |
|---|---|
| 0,5 V | 1,5 MHz |
| 3,5 V | 10 MHz |
| 5,0 V | circa 14 MHz |