Kompakter Westentaschen-Frequenzgenerator fürs Labor

Letzte Änderung: 5.11.23

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Dieser handliche Frequenzgenerator ist mir beim Experimentieren eine große Hilfe und einfach zu bedienen. Er erzeugt Sinus- und Rech­teck-Fre­quenzen zwischen 10 Hz und 100 kHz, bei einer Spannung von bis zu 6 V_SS. Ein praktisch unverzischtbares Hilfsmittel, wenn man das Frequenzverhalten eines Bauelements am Osziloskop ansehen möchte.
Die Wellen­form wird mit dem Schalter S₁ ausge­wählt. Der Fre­quenz­bereich ist in vier Dekaden unterteilt, die mit dem Stufen­schalter S₂ (rechts unten) gewählt werden. Die Frequenz wird mit dem Regler rechts oben eingestellt. Die Frequenz und Regler position stehen in einem linearen Zusammenhang:

• 10 Hz bis 100 Hz
• 100 Hz bis 1 kHz
• 1 kHz bis 10 kHz
• 10 kHz bis 100 kHz

Die Ausgangsamplitude der Schwingung wird mit dem Drehknopf links zwischen 0 und 6 V_ss kontinuierlich eingestellt. Sie bleibt über den ganzen Frequenzbereich konstant.

Der Generator basiert auf dem integrierten Schaltkreis XR 2206, der alle wichtigen Schalt­elemente enthält und die Sinus­schwingung analog durch Integration von Rechteck- und Säge­zahn­schwingungen generiert. Der legendäre XR 2206 aus den 1960er Jahren ist selbst schon eine Antiquität. Die Schaltung ist durch einen Impedanz­wandler mit einem ebenso historichen Transistor 2N2222 ausgerüstet. Natürlich gehen andere NPN Silizium­transis­toren wie BC 107 oder BC 547 an dieser Stelle ebenso.

Die Frequenz ist zur Kapazität zwischen den Pins 5 und 6 proportional, die einfach von 1 µF bis 1 nF heruntergeschaltet wird. Innerhalb jeder Dekade wird die Frequenz mit dem Potentiometer P₅ gewählt, das als Spannungs­teiler die Spannung an Pin 7 einstellt. Hierfür empfiehlt sich ein Drehknopf, der eine Skala von 1 bis 10 besitzt.
Alle Bauteile sind auf einer Loch­raster­platte eingelötet und verdrahtet, so dass sich für den Schaltungs­aufbau eine recht flache Bauform ergibt. Der Generator passt in ein kaum zwei Zentimeter hohes Kunststoffgehäuse.

Die Inbetriebnahme: damit der XR 2206 eine saubere Sinuswelle erzeugt, müssen zunächst die Trimm­potis eingestellt werden: Mit P₂ wird die optimale Sinusform des Spannungs­signals eingestellt, das Minimum an Oberwellen. P₃ bestimmt die Ausgangs­amplitude. Mit dem Poti P₄ wird der Frequenz­bereich innerhalb der Dekaden eingestellt, damit sich die vier Frequenz­bereiche auch überlappen. Hingegen ist P₅ ein externer Regler, der von außen mit einem Dreh­knopf zur Frequenz­einstel­lung innerhalb einer Dekade dient. Der 5-polige Umschalter S₂ wählt die jeweilige Frequenz­dekade. Die fünfte Posi­tion ist leer. In meinem Aufbau ist damit der Aus­schalter des Generators verknüpft.

Der Klirrfaktor der Sinusspannung ist bei optimaler Einstel­lung sehr gering, nämlich um 1 Prozent. Auch die Frequenz­stabilität des Generators ist sehr gut. Allerdings hängt die Frequnz von der Ver­sorgungs­spannung ab. Ich habe daher ein stabili­siertes Stecker­netzteil zur Span­nungs­versorgung einer alten LED-Lichter­kette verwendet. Dieses unterdrückt Schwan­kungen der Betriebs­spannung erstaunlich gut. Der Anschluss erfolgt über eine vierpolige Stiftleiste vorn am Gerät. Das Netzteil hat am Ende seines Kabels eine entsprechende Buchse. Wichtig: ich habe die Pins der Stifte und die entsprechende Buchse am Steckernetzteil symmetrisch belegt, also +--+ (oder war's umgekehrt?). Dann kann dem XR2206 nichts passieren, wenn der Stecker falsch gepolt angeschlossen wird. Wäre schade drum.

Hans Martins Bastelseiten auf sauerampfer-online