Der Ring-Oszillator

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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



LTspice: Sperrverzögerung.zip

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.




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