Der Ring-Oszillator
Der
Ring-Oszillator besteht aus einer geschlossenen Kette invertierender
Verstärkerstufen. Man kann drei, fünf, sieben oder neun
Stufen verwenden, es kommt nur darauf an, dass es eine ungerade Zahl
ist. Der Vorteil dieser Schaltung ist, dass kein Kondensator
benötigt wird, sie wird daher gern in integrierten Schaltungen wie
z.B. Mikrocontrollern eingesetzt. Im Prinzip kandelt es sich insgesamt
um einen gegengekoppelten Verstärker, der aber wegen der hohen
Gesamtverstärkung ins Schwingen gerät. Hier wollte ich es
einmal mit fünf Stufen versuchen. Um den Ring nicht zu
beeinflussen, habe ich eine Pufferstufe nachgeschaltet. Alle
Widerstände in der Schaltung haben 2,2 k, alle Transistoren sind
vom Typ BC548A.
Die
erzeugte Frequenz des Oszillators liegt über 1 MHz und ist etwas
von der Betriebsspannung abhängig. Ein flaches Maximum findet sich
bei Ub = 3,0 V und f = 1650 kHz. Der Ring-Oszillator kann im weitesten
Sinne als Laufzeitoszillator betrachtet werden. Die Signal-Laufzeit
aller fünf Stufen beträgt eine halbe
Schwingungsperiode, bei 1,65 MHz also gerade 300 ns. Jede einzelne
Stufe hat damit eine Laufzeit von 60 ns. Bei hoher Betriebsspannung
wird die Verzögerung etwas länger, weil die Transistoren
stärker in die Sättigung gefahren werden.
Der Probeaufbau
Auch mit CMOS-Invertern kann die Schaltung sinnvoll aufgebaut werden. In dieser Form eignet sich der Oszillator als VCO mit großem Einstellbereich.
Ringoszillator mit kleiner Betriebsspannung von Norbert Renz
Ich
habe mal mit 3 x 1 MegOhm und 3 x BC549C probiert und es läuft
sogar noch bei 0,4 V. Eine Fotodiode BPW34 als kleine Solarzelle reicht
für die Stromversorgung. Mit 3 x AC185VII und 3 x 100 Ohm
läuft die
Schaltung sogar bis 140 mV! Ich habe dann noch die drei
Widerstände mit 100 Ohm durch Drosseln zu je 4 mH ersetzt. Die
Schaltung läuft jetzt bei 40 mV! Da haben Tunneldioden jetzt schon
Mühe...
