Oscillatorkopplingar

Oscillatorer är ett av de viktigaste kretselementen inom amatörradio. De är så att säga hjärtat i varje radio. Oscillatorer alstrar högfrekventa svängningar i sändare och mottagare.

Hjärtat i en oscillator är ett förstärkarelement vars utsignal återkopplas till dess ingång.

För att en oscillator ska kunna alstra odämpade svängningar måste två grundvillkor vara uppfyllda. Dels måste utsignalen återkopplas i fas till kopplingens ingångspunkt. Dels måste amplituden hos den återkopplade signalen vara minst lika stor som ingångssignalens. Man säger också att den så kallade slingförstärkningen måste vara större än 1, för att självsvängning ska bli möjlig och upprätthålla svängningen.

1) Kort beskrivning: Kopplingsschema med rektangulär ledningsdragning med fyra parallella horisontella ledare, en NPN-transistor, till vänster en LC-svängningskrets, i mitten en kapacitiv delare, kopplingskondensatorer och motstånd.
2) Utförlig beskrivning: Kopplingsschemat innehåller en rektangulär krets med fyra parallella horisontella ledare och en NPN-transistor i högra delen. Den nedre horisontella ledaren har vid högra änden en anslutningspunkt betecknad ”–”. I kopplingens vänstra, vertikala del finns en spole med en parallellkopplad inställbar kondensator. Parallellt med dessa är två seriekopplade kondensatorer kopplade. Alla dessa komponenter förbinder den nedre horisontella ledaren med den tredje horisontella ledaren uppifrån räknat från botten. Mellan de båda seriekopplade kondensatorerna grenar den andra horisontella ledaren nerifrån av åt höger. Den leder till en förbindningspunkt med transistorns emitter och vidare via en kondensator till en anslutningspunkt. Den tredje horisontella ledaren nerifrån leder åt höger via en kondensator till en knutpunkt med transistorns bas. Härifrån går en vertikal ledare nedåt via ett motstånd till den nedre horisontella ledaren och uppåt via ytterligare ett motstånd till den fjärde horisontella ledaren nerifrån. Denna ledare är till vänster förbunden med jord via en kondensator. Åt höger leder ledaren till en förbindningspunkt med transistorns kollektor och likaså via ett motstånd till en anslutningspunkt märkt ”+”.
Figur UPPGRADERING-8.8.1: Koppling för en kapacitivt återkopplad oscillator

Kopplingen i figur UPPGRADERING-8.8.1 är en kapacitivt återkopplad trepunktsoscillator. Utsignalen återkopplas från kopplingens emitter via en kapacitiv spänningsdelare till transistorns bas. Oscillatorns frekvens bestäms främst av svängningskretsen i basen (bestående av spole och trimkondensator) samt den kapacitiva spänningsdelaren, som är parallellkopplad med svängningskretsen. Kopplingen är en oscillator i kollektorkoppling, eftersom kollektorn ligger på jord med avseende på växelspänning.

För att öka en oscillators frekvensstabilitet kan dess frekvensbestämmande komponent (svängningskretsen) ersättas av en kristall. Kristaller kan exciteras till svängning både på sin grundfrekvens och på sina övertoner (övertonssvängningar). För att en kristall ska kunna drivas på en övertonsfrekvens måste dock förstärkaren vara frekvensselektiv (t. ex. genom en svängningskrets). Finns ingen sådan kan man dra slutsatsen att kristallen drivs på sin grundfrekvens (se figur UPPGRADERING-8.8.2).

Denna alternativtext har ännu inte granskats.

1) Kortfattat: Kopplingsschema med en NPN-transistor, en spole till matningen märkt ”+”, flera kondensatorer (inklusive en variabel kondensator), en kristall, två motstånd, jord och två öppna anslutningar.

2) Detaljerad beskrivning: Upptill går en horisontell ledning; uppe till höger är en spole (induktans) ritad, vars högra ände leder till en liten öppen anslutning med markeringen ”+”. Från den högra övre noden går en lodrät ledning nedåt till transistorns kollektor. Transistorn är ritad i en cirkel, med basen åt vänster, kollektorn uppåt och emittern nedåt; pilen vid emittern pekar utåt (NPN). Från basen går en horisontell ledning åt vänster; från denna basnod går ett motstånd lodrätt uppåt till den övre ledningen. Likaså från basnoden går en kort horisontell gren åt vänster till en kristallsymbol (rektangel mellan två plattor); kristallen ligger i en vänster lodrät sidoledning, i vilken uppifrån och ned en kondensator, under den kristallen och under den en variabel kondensator (plattor med diagonal pilmarkering) är placerade. Denna vänstra sidoledning är nedtill förbunden med den undre huvudledningen. Från basnoden går dessutom en lodrät ledning nedåt via två seriekopplade kondensatorer till en nedre nod. Nere i mitten går en horisontell ledning; där finns en jordsymbol. Från transistorns emitter går ett motstånd nedåt till denna jordledning. Vid mittnoden (i höjd med bas/emitter-förbindelsen) är till höger en kopplingskondensator ritad, som leder till en liten öppen anslutning åt höger. Längst ned till höger slutar den undre ledningen likaså i en liten öppen anslutning. Förbindelsestället är markerade som svarta punkter.
Figur UPPGRADERING-8.8.2: Koppling för en kristalloscillator i kollektorkoppling där kristallen drivs på grundfrekvensen

Oscillatorsignalen bör alltid tas ut på oscillatorns lägsta impedanspunkt för att belasta den så lite som möjligt. I en kollektorkoppling är detta transistorns emitter.

Efter en oscillator bör man alltid koppla ett så kallat buffertsteg, som ser till att oscillatorn frikopplas från övriga kretsdelar och att dess frekvens inte påverkas av belastning på utgången. Ett buffertsteg utformas oftast som en kollektorkoppling (emitterföljare) och har hög ingångsimpedans, som belastar oscillatorn minimalt. På dess utgång kan oscillatorsignalen sedan bearbetas vidare med låg impedans.

Mätningar på oscillatorer bör alltid göras efter buffertsteget, eftersom oscillatorn annars belastas med parasitkapacitanser och dess frekvens därigenom påverkas.


Fortsätt till nästa avsnitt: Direkt digital syntes (DDS)