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2016-08-19T15:36:17Z

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{{Dieser Artikel|erläutert den Sperrschwinger als Oszillatorschaltung. Gleichspannungswandler werden unter [[Sperrwandler]] erläutert.}}

Ein '''Sperrschwinger''' ist die [[Elektronik|elektronische]] Schaltung eines rückgekoppelten Kippschwingungsgenerators,<ref name="FawK">{{Literatur |Titel=Handbuch für Hochfrequenz- und Elektro-Techniker |Band=V |Verlag=Verlag für Radio-Foto-Kinotechnik |Ort=Berlin-Borsigwalde |Datum=1970 |Kommentar=Fachwörterbuch mit Definitionen und Abbildungen}}</ref> der als eine mit einem [[Übertrager]] ausgestattete<ref name="MeyersKlLexikon">{{Literatur |Titel=Meyers Kleines Lexikon |Verlag=VEB Enzyklopädisches Institut |Ort=Leipzig |Datum=1969}}</ref> elektrische [[Oszillatorschaltung]] zur Erzeugung von [[Impulstechnik|Impulsen]] verwendet wird. In seiner einfachsten Form besteht er nur aus einer magnetisch gekoppelten [[Spule (Elektrotechnik)|Doppelspule]] bzw. einem [[Impulstransformator]] und einem verstärkenden Bauelement wie einem [[Transistor]], früher auch [[Elektronenröhre]]. Unterschieden wird zwischen Sperrschwingern, die selbstschwingend betrieben werden oder werden können, und solchen, die einmalig oder periodisch ausgelöst werden. Namensgebendes Merkmal ist der nichtlineare Betrieb des verstärkenden Elements am Übergang in den Sperrbereich (z. B. Sperrspannung der Elektronenröhre).

== Allgemeines ==
Durch die Wahl der Bauelementparameter lassen sich die zeitlich oft kurzen Nadelimpulse in einem sehr weiten Bereich von [[Tastverhältnis]] und [[Periode (Physik)|Periodendauer]] wählen. Die elektrische Auskopplung des Impulssignals kann über den Impulstransformator mittels einer zusätzlichen Wicklung erfolgen. Die Schwingungserzeugung wird durch eine [[positive Rückkopplung]] über den Impulstransformator realisiert.

Je nach Schaltungsvariante kann der Sperrschwinger auch zur Erzeugung von [[Kippschwingung]]en als Form des Ausgangssignals genutzt werden. Da eine solche Sägezahnschwingung alle [[Harmonische|Oberwellen]] der Grundfrequenz enthält, wurde dieser Oszillatortyp vor allem zur Tonerzeugung in älteren [[Elektronische Orgel|elektronischen Orgeln]] eingesetzt.

== Anwendungsbereiche ==
=== Elektrische Uhren ===
[[Datei:Elektrisches Uhrwerk mit Sperrschwinger.JPG|mini|Elektronisches Uhrwerk mit Sperrschwinger]]

Beim technologischen Übergang Mitte des 20. Jahrhunderts von mechanischen [[Uhrwerk]]en hin zu den heute üblichen [[Quarzuhr]]en gab es am Markt auch [[Uhrwerk#Elektronische Uhrwerke|elektronische Uhren]], welche einen Sperrschwinger als Antriebsvorrichtung besaßen. Im Gegensatz zu Quarzuhren mit [[Uhrenquarz]], wo die elektronische Schaltung für sich eine entsprechend genaue [[Zeitbasis]] darstellt und die Uhrenmechanik nur noch zur Bewegung der Zeiger dient, dient die elektronische Schaltung in diesem Fall nicht dazu, die Ganggenauigkeit der mechanischen Uhr zu verbessern, sondern nur dazu, den mechanischen Energiespeicher zu ersetzen. Dieser ist notwendig, um unter anderem [[Reibung]]sverluste im Uhrwerk auszugleichen.
[[Datei:Schaltung Elektrisches Uhrwerk mit Sperrschwinger.svg|mini|links|Sperrschwinger in einer Uhrenschaltung]]

Bei rein mechanischen Uhren besteht die Antriebsvorrichtung samt dazugehörigem Aufzug üblicherweise aus einem Federspeicher. Durch Ersatz mit einem elektrischen Antrieb und elektrischen Energiespeicher, bestehend aus dem Sperrschwinger und einem Energiespeicher wie beispielsweise einer [[Batterie (Elektrotechnik)|Batterie]], können so längere Betriebszeiten erreicht werden. Ein „Aufziehen“ des Federspeichers wie bei mechanischen Uhren nach meist nur wenigen Tagen entfällt. Zudem gibt es keine mechanisch stark beanspruchte [[Hemmung (Uhr)|Ankerhemmung]], was die [[Standzeit]]en erhöht. Die Ganggenauigkeit wird, wie bei mechanischen Uhren, durch eine mechanische Vorrichtung an der Unruh eingestellt.

Der Sperrschwinger stellt bei dieser Anwendung keine eigenständige [[Oszillator]]schaltung dar, sondern wird erst durch das Zusammenspiel mit dem mechanischen Uhrensystem als elektromechanisches Gesamtsystem schwingungsfähig. Die [[Unruh (Uhr)|Unruh]] ist mit einem [[Dauermagnet]]en hoher [[Koerzitivfeldstärke]] versehen, der unmittelbar neben zwei magnetisch gekoppelten Luftspulen ''L1'' und ''L2'' angebracht ist. Die Spulen werden von einem [[Bipolartransistor]] ''T'', wie in nebenstehender Schaltskizze angegeben, angesteuert. Zur Vermeidung zu großer Amplituden an der Unruh befindet sich in dieser neben den Dauermagneten zusätzlich eine [[Wirbelstrombremse]]. Um den elektromechanischen Oszillator in Schwingung zu versetzen, beispielsweise nach einem Batterietausch, muss die Unruh durch eine Vorrichtung mit einem mechanischen Impuls in Bewegung versetzt werden.<ref>[http://www.hwynen.de/jgh-atomat.html Junghans ATO-Mat], technische Beschreibung</ref>

Der Kondensator ''C'' stellt die ungefähre Arbeitsfrequenz des Sperrschwingers, abhängig vom Modell, auf ca. 2 Hz bis ca. 5 Hz ein. Das System ist mechanisch so ausgelegt, dass durch das Zusammenwirken mit dem Permanentmagneten kurz vor dem Nulldurchgang der Unruh (Ruhelage) ein kurzer Antriebsimpuls vom Sperrschwinger ausgeht, was die Bewegung der Unruh bis zur Erschöpfung der Batterie gewährleistet. Üblicherweise werden solche Uhrwerke von einer [[Mignon (Batterie)|Mignonzelle]] mit einer Spannung von 1,5 V versorgt.
[[Datei:Sperrschwinger.png|mini|Sperrschwinger als Frequenzteiler 1:2 in einem Tongenerator einer elektronischen Orgel, mit den RC-Gliedern wird die Frequenz grob eingestellt]]
[[Datei:Blocking Generator.png|mini|hochkant=0.8|Schaltbild eines triggerbaren Sperrschwingers]]

=== Synchronisierter Oszillator ===
Sperrschwinger lassen sich durch Einkopplung eines anderen Impulssignals so synchronisieren, dass sie mit derselben Frequenz (s. u. bei Fernsehanwendung) oder in einem festen Frequenzverhältnis zum Eingangssignal ([[Frequenzteiler]]) schwingen.

So wurden sie in älteren [[Fernsehgerät]]en zur Erzeugung der Kippschwingungen für Vertikal- und Horizontalablenkung benutzt, synchronisiert durch die [[Synchronsignal|Synchronimpulse]] im empfangenen [[Fernsehsignal]]. In der Horizontalablenkung wurde der Sperrschwinger allerdings bald durch Schaltungen ersetzt, die eine höhere Sicherheit der Synchronisation mit der senderseitigen Kippschwingung erlauben (sogenannte [[Schwungradsynchronisation]]).

In älteren [[Elektronische Orgel|elektronischen Orgeln]] (z. B. [[Dr.-Böhm-Orgel]]<ref>Rainer Böhm: ''Elektronische Orgeln und ihr Selbstbau''. RPB 101/102. Franzis-Verlag, München 1963, 1973</ref>) wurden sie als Frequenzteiler mit dem Verhältnis 1 zu 2 zur Tonerzeugung eingesetzt.

=== Radartechnik ===
Selbstschwingende Sperrschwinger wurden in alten [[Radargerät]]en als Generator für die [[Impulsfolgefrequenz]] verwendet.

Getriggerte Sperrschwinger wurden als Frequenzteiler im Verhältnis von 1 zu 2 bis 1 zu 5 zum Beispiel für die Erzeugung von Entfernungsmarken bei Radargeräten genutzt.

== Siehe auch ==
* [[Joule thief]]

== Einzelnachweise ==
<references />

[[Kategorie:Radarbaugruppe]]
[[Kategorie:Elektrischer Oszillator]]
[[Kategorie:Fernsehtechnik]]
[[Kategorie:Uhrentechnik]]

Sperrschwinger - Versionsgeschichte

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