Oszillatoren

Oszillatoren sind Systeme, die wiederkehrende Signale erzeugen. In der Elektronik bezeichnet der Begriff Schaltungen, die eine stabile, periodische Ausgangswelle liefern, ohne dass ein periodischer Eingang erforderlich ist. Typische Signale sind sinusförmig, rechteckig oder dreieckig. Das Funktionsprinzip beruht meist auf positiver oder negativer Rückkopplung, durch die ein Teil des Ausgangssignals dem Eingang zurückgeführt wird, um eine Selbstschwingung zu erzeugen. Die Frequenz wird durch frequenzbestimmende Bauelemente festgelegt.

Man unterscheidet LC-, RC-, Quarz- und Relaxationsoszillatoren. LC-Oszillatoren nutzen einen Tank aus Spule und Kondensator, um hochfrequente Resonanz zu erzeugen. RC-Oszillatoren arbeiten in niedrigeren Frequenzbereichen. Quarzoszillatoren verwenden piezoelektrische Kristalle zur Frequenzstabilisierung. Relaxationsoszillatoren basieren auf nichtlinearem Aufladen bzw. Entladen von Kondensatoren und liefern oft Rechteck- oder Sägezahnwellen. Es gibt auch mechanische Oszillatoren wie Pendel oder Feder-Masse-Systeme, die in Uhren oder Sensoren eingesetzt werden.

Wesentliche Größen sind Frequenzstabilität, Amplitude und Rauschen (Phasenrauschen, Jitter). Startverhalten, Rückkopplungsgrad und Nichtlinearitäten beeinflussen das Schwingverhalten. Phasenregelkreise und PLLs ermöglichen Frequenzsynthese, Stabilisierung und Synchronisation über verschiedene Signale hinweg.

Anwendungen finden sich in Uhren, Mikroprozessoren, Funk- und Rundfunktechnik, Audiogeräten und Messinstrumenten. Wichtige Kriterien bei der Auswahl sind Frequenzstabilität, Leistungsaufnahme, Temperaturverhalten und Kosten. Historisch bildeten Quarz- und LC-Oszillatoren die Grundlage moderner Kommunikationssysteme.