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Wien-Robinson-Oszillator


Gute Sinussignale erhält man mit einem sogenanntem Wien-Robinson-Oszillator. Er besteht aus zwei in Reihe geschalteten RC-Gliedern und einem Spannungsteiler mit nachfolgendem Verstärker.



Funktion des Wien-Robinson-Oszillators

Kernstück ist eine sogenannte Wien-Brücke. Diese besteht aus zwei in Reihe geschalteten RC-Gliedern, wobei das eine RC-Glied in Reihe, das andere parallel geschaltet ist.

Die sogenannte Wien-Robinson-Brücke verwendet parallel zur Wien-Brücke einen normalen Spannungsteiler. Die Ausgangsspannung errechnet sich aus der Differenz der beiden Teilspannungen UWB und UST.


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Die Wien-Robinson-Brücke


Die Wien-Brücke hat eine Phasendrehung von 0 Grad. Damit es zu einer Schwingung kommen kann, darf der nachfolgende Verstärker keine Phasendrehung haben. Der Verstärker wird als Differenzverstärker ausgeführt, was man mit einem Operationsverstärker machen kann. Das Ausgangssignal wird der Wien-Robinson-Brücke wieder zugeführt (Mitkopplung). Da Aus- und Eingangssignal die gleiche Phasenlage haben, kommt es zu einer sinusförmigen Schwingung.


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Der Wien-Robinson-Oszillator


Ist die Brücke abgestimmt, erreicht die Ausgangsspannung bei der Resonanz- oder Schwingfrequenz des Oszillators genau 0 Volt. Um eine Ausgangsspannung zu bekommen, muß die Brücke leicht verstimmt werden, was man durch den Einbau eines Potis realisieren kann. Die dann erhaltene Ausgangsspannung wird einen Operationsverstärker zugeführt. Das ganze nennt man einen Wien-Robinson-Oszillator. Die Frequenz errechnet sich folgendermaßen:


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Bei der Berechnung muß man auf gleiche Einheiten achten! Also Kiloohm in Ohm und Mikrofarad in Farad umrechnen!

Logisch ist, das die Werte für R1 und R2, sowie für C1 und C2 gleich zu wählen sind! Ersetzt man die Widerstände R1 und R2 durch ein Stereopoti, kann man die Frequenz variieren. Durch den Einbau verschiedener Kondensatoren für C1 / C2, die mit einem Doppelstufenschalter umgeschaltet werden, erhält man einen voll funktionsfähigen Sinusgenerator.



Stabilisierung der Amplitude

Für eine kontinuierliche Schwingung muß die Verstärkung geregelt werden. Ansonsten klingt die erzeugte Schwingung langsam ab oder die Schaltung arbeitet nicht stabil. Man spricht auch von einer Stabilisierung der Amplitude. Oft wird diese Regelung mit einer Glühlampe realisiert, die die Funktion eines Kaltleiters (PTC) hat. Steigt der Strom an, wird der Widerstand der Lampe größer, was den Stromanstieg entgegenwirkt.


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Wien-Robinson-Oszillator mit Amplitudenstabilisierung durch eine Glühlampe


Mit dem stabilisierten Wien-Robinson-Oszillator kann man eine gute Sinusschwingung erzeugen, die für viele Zwecke ausreichend ist. Für hochwertige Messungen muß allerdings der Klirrfaktor verringert werden (unter 0,5 Prozent). Dazu ist der nötige Schaltungsaufwand aber erheblich größer! Dieser sprengt auch eindeutig meinen Rahmen. Wer weiterführende Informationen benötigt, kann z. B. über Google nach Wien-Robinson-Brücke zu suchen. Dort findet man auch Dokumente mit den genauen mathematischen Hintergründen.


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Der Sinus eines Wien-Robinson-Oszillators


Ich habe z. B. 2004 einen vollständigen Wien-Robinson-Oszillator nach einem Schaltbild im Internet gebaut. Weitere dazu gibt es hier.


Bitte beachten Sie die Hinweise zur Seite!

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