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...
Ringoszillator und Sperrverzögerung, von Martin Gaiß
Als
ich die Beiträge zum Ringoszillator gesehen habe, hat es bei mir
geklingelt, aber ganz leise. Es muss Ende der sechziger Jahre gewesen
sein, als SEL bei meinem damaligen Arbeitgeber Hirschmann ein Seminar
abhielt. Dabei wurden unter anderem auch Forschungsergebnisse
vorgestellt: Spulen- und kondensatorlose Schaltungskonzepte. Sie
benutzten die Sperrvezögerung und zeigten verblüffende Dinge. Ich
erinnere mich an eine Kette von übersteuerten Transistorstufen mit der
Horizontalimpulse so verzögert wurden, dass mit einer einstellbaren
negativen Sperrspannung das Bild um mehr als eine Bildschirmbreite
verschoben werden konnte. Sodann zeigten sie eine Demodulation, ich
weiß nicht mehr ob AM oder FM. Auf der steilen Flanke eines Monoflops
(wohl auch mit Sperrverzögerung) erzeugten sie Nadelimpulse die dann
auf der Eingangskapazität des NF-Verstärkers integriert wurden. Einen
Ringoszillator konnte ich aus der Erinnerung rekonstruieren. Vielleicht
können Sie etwas damit anfangen. Denkbar wäre ein frequenzmodulierter
Generator oder ein VCO.
