SC-Sinusgenerator – Elektronik-Kompendium.de

Text und Bilder sind überarbeitet und ergänzt mit einer Schaltung die eher als Anregung dazu dient etwas anderes, auf Grund eigener Ideen, zu „erfinden“. Es geht dabei um ein sehr bekanntes CMOS-IC mit einem bipolaren Vorgänger und seiner erfolgreichen Geschichte.

Was beinhaltet dieser Elektronik-Minikurs, in wenig Worten zusammengefasst? Ein Logikpegelwandler verbindet Logikschaltungen unterschiedlicher IC-Familien. Dabei kann man z.B. eine alte, aber noch immer funktionsfähige, TTL-Schaltung mit einer CMOS-Schaltung mit unterschiedlichen Logikspannungen kombinieren. Die Anwendung ist aber keinesfalls auf Logikschaltungen begrenzt. Es kann kann auch sein, dass ein Logikpegelwandler dazu dient, ein digitales Ausgangssignal von einem Mikrocontroller (z.B. Arduino) für eine Schaltung zu wandeln, wo, aus welchem Grund auch immer, eine ±-Schaltspannung benötigt wird. Solches gibt es tatsächlich.

Thematisiert sind unterschiedliche Transistorschaltungen. Dabei geht es um die Schaltgeschwindigkeit. Also ist auch der Miller-Effekt ein Thema mit einem Link zum dafür geeigneten Elektronik-Minikurs. Als praktisches Beispiel zeigt eine Schaltung eine JFET-Steuerung für zwei Tiefpassfilter, realisiert mit je einem OTA. Eines dieser TP-Filter dient als Antialiasing- und das andere als Smoothing-Tiefpassfilter in Verbindung mit einem SC-Tiefpassfilter.

Danach folgen Logikpegelwandler mit ICs, etwas exotisch mit einem integrierten Analogschalter. Diese Schaltung dient auch als Grundlage für eine Endstufe für den Einsatz mit einem beliebigen Impulsgenerator für spezielle Anwendungen. Danach folgen noch integrierte Komparatoren für die selbe Hauptaufgabe als Logikpegelwandler.

Vom Logikpegelwandler zum Impulsgenerator (Endstufe)

Gruss Euer
ELKO-Thomas

Sinusgeneratoren und SC-Sinusgenerator Es gibt unterschiedliche Methoden eine Sinusspannung zu erzeugen. Für hohe Frequenzen verwendet man gerne LC-Oszillatoren, während man bei niedrigeren Frequenzen RC-Oszillatoren, wie z.B. einen Phasenschieber-Oszillator, einsetzt. Besonders erwähnenswert ist der Wien-Robinson-Oszillator. Bei guter Dimensionierung erreicht man sehr niedrige Klirrfaktorwerte und eine gute Frequenzstabilität. Dies erreicht man dadurch, dass im Resonanzfall die Verstärkung die Dämpfung des frequenzselektiven Netzwerkes im Rückkopplungspfad mittels Regelung gerade so kompensiert, dass eine bestimmte Sinusspannung konstant gehalten wird. Eine derart erzeugte Sinusspannung hat wie ein LC-Oszillator etwas Natürliches an sich, weil die Sinusform durch ein Resonanzphänomen erzeugt wird.

Im ersten Kapitel widmen wir uns ein wenig diesem Generatortyp mit einer erprobten Schaltung, die man leicht den eigenen Bedürfnissen anpassen kann. Man lernt dabei auch eine Art der Verstärkerregelung mittels JFET kennen, wie man sie auch gerne bei Dynamikkompressoren einsetzt. In den weiteren Kapiteln wird in groben Zügen mittels Blockschemata gezeigt, wie der Funktionsgenerator und der Frequenzsynthesizer arbeiten. Mit Schieberegistern und einem Widerstandsnetzwerk an den parallelen Datenausgängen lässt sich jede Spannungsfunktion, und damit auch eine Sinusspannung, erzeugen. Die Frequenz der Sinusspannung ist ebenso mit einer Taktfrequenz steuerbar. Diese Methode eignete sich bereits in den frühen 1970er-Jahren hervorragend für die FSK-Modulation (FSK = Frequency-Shift-Keying). Da diese Art der Sinuserzeugung aufwändig ist, wird sie heute nicht mehr realisiert. Trotzdem lohnt es sich zu lernen, wie so etwas funktioniert. Es kann eine Anregung für andere Projekte mit Schieberegistern sein. Es gibt längst Alternativen, wie ein relativ einfacher digitaler Sinusgenerator mittels (E)EPROM und die sogenannte DDS-Methode. Diese beiden Methoden werden kurz vorgestellt.

Damit stecken wir bereits in der Thematik der digital erzeugten Sinusspannung. Wir setzen das Thema mit dem Titel Aus Rechteck wird Sinus, mit einer spektralen Betrachtung der Rechteckspannung praxisnah fort. Es wird gezeigt, dass mit geeigneter Tiefpassfilterung aus einer solchen Rechteckspannung eine brauchbare Sinusspannung erzeugt werden kann. Dass aus all dem dieser Elektronik-Minikurs auf einen Sinusgenerator mittels SC-Tiefpassfilter hinausläuft, dessen Sinusfrequenz ganz leicht mit einer frequenzvariablen Rechteckspannung steuerbar ist, ist dann nur noch die logische Konsequenz. Es gibt dazu eine praxiserprobte Schaltung.