Phasenschiebergenerator einem zweistufigen NF Verstärker mit Lautsprecher

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Mit dem Phasenschiebergenerator, auch Oszillator mit Phasenschieberkette genannt, lassen sich auf sehr einfache Weise sinusförmige Signale erzeugen. Der Ton ist wegen des Endkopplungswiderstandes R5 so schwach, dass wir ihn mit einem Transistor T2 vorverstärken müssen, damit er den Lautsprechertransistor T3 ganz aussteuern kann. Außerdem dient er als Pufferstufe um den Oszillatortransistor T1 nicht zu stark zu belasten.

Die gesamte Schaltung hat also drei Transistoren. Zum Ausprobieren stellen wir zunächst P1 auf n und drehen langsam nach h, bis der Ton einsetzt. Diesen Einsatzpunkt merken wir uns. Denn dort haben wir eine saubere Sinuskurve. Das können wir auch sehen, wenn wir unseren Phasenschiebergenerator an unserer Soundkarten Oszilloskop Schutzschaltung am rechten Kanal angeschlossen haben und auf dem Programm "Soundcard Scope" eine saubere Sinuskurve sehen. (Mehr Infos zu der Soundkarten Oszilloskop Schutzschaltung finden Sie auf meiner Homepage: Schaltung 5). Drehen wir das das Poti P1 langsam weiter nach h so wird die Sinuskurve immer unsauberer.

Was ist nun eigentlich ein "Phasenschiebergenerator"? Je mehr die Spannung an der Basis von T1, steigt, desto weiter sinkt die Kollektorspannung von T1, ab. Von zwei Vorgängen, die in gleicher Richtung parallel laufen, sagt man, sie seien "in Phase". Von zwei entgegengesetzt ablaufenden Vorgängen sagt man, sie seien "gegenphasig". Kollektor - und Basisspannung von T1, verhalten sich also gegenphasig, weil die eine zu nimmt, während die andere abnimmt. Die Phase ist um 180° verschoben.
Eine Schwingschaltung (Schwingungsgenerator) mit einem Transistor ist nichts weiter als eine Verstärkerschaltung, bei der ein Teil der verstärkten Ausgangsspannung zurückgeführt wird, um den Eingang zu steuern, etwa so, als ob man einer Kuh ihre eigene Milch zum Trinken vorsetzt. Das funktioniert aber nur, wenn die zurückgeführte Ausgangsspannung mit der Eingangsspannung gleichphasig (in Phase) ist und nicht um um 180° verschoben. Dafür sind Kondensatoren und Widerstände C1+R1, C2+R2, und C3+P1 da um die Phase zu schieben.

Wie wird die Phase geschoben? Die Spannung an einem Kondensator steigt mit wachsender Aufladung. Das Aufladen eines Kondensators (z.B. C1) dauert aber eine gewisse Zeit, die um so länger ist, je größer der Widerstand (z.B. R1) ist, durch den der Ladestrom fließen muss. Durch diesen Zeitverlust ist der Spannungsverlauf gegenüber der Ausgangsspannung bereits in seiner Phase um +60° verschoben. Weitere RC-Glieder C2, R2 (+60°) und C3, P1(+60° bei passender Poti Stellung) und +180° durch die aktive Verstärkerstufe T1, R4 und R3 sorgen für weitere Phasenverschiebung von insgesamt 360°. Bei richtiger Bemessung der Einzelteile sind Ausgangs und Eingangsspannung für die erzeugte Frequenz in Phase, und der Phasenschiebergenerator arbeitet. R3 sorgt für einen schwachen Basisstrom, der die Basisklappe von T1 so weit öffnet, dass sie sich nach beiden Seiten bewegen kann. R4 stellt den Arbeitspunkt für den T1 passend ein.
Der Endkopplungswiderstand R5 ist so groß gewählt, dass Rückwirkungen der dem Tonerzeuger nachgeschalteten Stufen ohne Einfluss auf die Tonerzeugung bleiben.
Ergänzend sei nachgetragen, dass Multivibratoren und Phasenschiebergeneratoren zur großen Familie der Schwingungserzeuger gehören, die der Fachmann Oszillatoren nennt.

Wie Funktioniert nun der nachfolgende Vorverstärker T2 und der Verstärker T3?
Mit R5, C6 und C7 wird der Eingang entkoppelt. C6 und C7 lassen nur Tonschwankungen durch. R6 stellt den Arbeitspunkt für T1 ein. Sollte R6 fehlen so würde, wenn wir das Poti P2 von h nach n drehen, der Ausgang zu unserm Testverstärker und unserer Soundkarten Oszilloskop Schutzschaltung negativ beeinflusst. Die Sinuskurve würde abschwächen und das wollen wir nicht.
R7 sorgt über R8 für einen schwachen Basisstrom, der die Basisklappe von T2 so weit öffnet, dass sie sich nach beiden Seiten bewegen kann. Führen wir dem Basisstrom nun über R5, C6 und C7 schwachen Tonwechselstrom zu, so schwingt die Basisklappe in seinem Takt, und natürlich macht das große Kollektor Schleusentor diese Bewegung mit. So schwankt auch der viel stärkere Kollektorstrom von T2 im Takt des Tonwechselstromes. Auf diese Weise erhalten wir einen verstärkten Tonwechselstrom. Die von T2 verstärkten Tonschwankungen gelangen über C8 und C9 zu unserm Testverstärker und unserer Soundkarten Oszilloskop Schutzschaltung. Des weiteren fließen die von T2 verstärkten Tonschwankungen über C8 und dem Poti P2 zur Basis von T3. C8 sorgt dafür das nur die verstärkten Tonschwankungen zu T2 gelangen und nicht Gleichstrom. Mit P2 regulieren wir die Lautstärke. Je mehr wir P2 von n nach h stellen um so lauter wird der Ton. Sollte das P2 auf n stehen so hören wir keinen Ton da gesamte Tonwechselstrom nach Minus abfließt.
R9 und R10 sorgt jetzt wiederum dafür, dass ein schwacher Basisstrom, die Basisklappe von T3 so weit öffnet, dass sie sich nach beiden Seiten bewegen kann. Das muss so sein, damit die Basis Klappe sich der Tonwechselstrom möglichst gleich weit nach beiden Seiten bewegen kann. R11 ist der Emitterwiderstand. Der Lautsprecher darf nämlich nicht direkt zwischen Emitter von T3 und Minuspol liegen, weil T3 sonst durchbrennen würde. Die Stromschwankungen gelangen über den Elko C1 zum Lautsprecher und ändern den Magnetismus, der die Membran anzieht. Die Membran schwingt und erzeugt Schallwellen. C10 und R10 sorgen dafür, dass T3 keine eigenen Stromschwankungen erzeugt.