Was ist ein Oszillator? Einfach erklärt
Ohne Oszillatoren gäbe es keine Uhren, keine Mikrocontroller, keine Radios, keine Töne – kurz gesagt: keine moderne Elektronik.
Aber was genau ist ein Oszillator? Und warum braucht fast jede Schaltung einen?
In diesem Beitrag erkläre ich dir einfach und verständlich, wie Oszillatoren funktionieren, welche Typen es gibt und wo sie überall eingesetzt werden – vom Arduino bis zur Armbanduhr.
Was macht ein Oszillator?
Ein Oszillator erzeugt ein periodisches Signal – meist in Form einer Spannung, die sich rhythmisch verändert:
z. B. ein Rechtecksignal (Takt), Sinus (Schwingung), Dreieck etc.
Du kannst ihn dir als eine Art elektronischen Metronom vorstellen:
Takt, Takt, Takt – in exakt gleichmäßigen Abständen.
Warum ist das wichtig?
Elektronische Systeme brauchen „Zeitgefühl“ – z. B. um Daten zu übertragen, Abläufe zu synchronisieren oder Frequenzen zu definieren. Ohne Oszillator = keine Taktung.
Wo wird ein Oszillator verwendet?
Mikrocontroller (z. B. STM32, Arduino, ESP32)
→ benötigen einen Takt, um überhaupt laufen zu können. Intern oft ein RC-Oszillator, extern gern Quarz.
Armbanduhren
→ enthalten Quarzoszillatoren mit exakt 32.768 Hz → ideal, um durch Teiler 1 Hz zu erhalten = 1 Sekunde!
Radios / Funksender
→ verwenden Oszillatoren zur Erzeugung und Mischung von Frequenzen (z. B. 433 MHz, 2,4 GHz etc.)
Audio (Synthesizer, Signalgeber)
→ erzeugen Töne durch sinusförmige oder andere Schwingungen.
Netzteile (z. B. Schaltnetzteile, Boost-Konverter)
→ regeln über Oszillatorfrequenzen, z. B. 100 kHz, 500 kHz etc.
Randnotiz für Fortgeschrittene:
Auch PLLs (Phased Locked Loops) enthalten Oszillatoren – sie synchronisieren Taktsignale und erzeugen daraus höhere oder stabile Frequenzen, z. B. für USB oder SDRAM.
Welche Arten von Oszillatoren gibt es?
1) RC-Oszillator
Ein Widerstand + ein Kondensator bestimmen gemeinsam die Frequenz.
Typisch in Mikrocontrollern als interner Taktgeber.
Einfach, günstig, schnell verfügbar
Weniger genau, temperaturabhängig
Beispiel: interner Takt im STM32 mit ±1–3 % Genauigkeit – gut für PWM, schlecht für UART.
2) Quarzoszillator
Ein Quarzkristall wird in Schwingung versetzt.
Sehr genaue Frequenz – typische Wahl für Uhren, Funksysteme und Mikrocontroller.
Sehr stabil und genau (z. B. ±20 ppm = 0,002 %)
Anfällig für mechanische Belastung, braucht Anlaufzeit
Beispiel: 16 MHz-Quarz am Arduino Uno.
Oder: 32.768 Hz-Uhrenquarz in jeder Quarzuhr.
3) Schwingkreis (LC-Oszillator)
Ein Kondensator + eine Spule schwingen gemeinsam.
Verwendet z. B. in Radios und HF-Technik.
Gut für hohe Frequenzen
Frequenz driftet durch Temperatur / Bauteiltoleranz
Beispiel: alter UKW-Empfänger mit Drehkondensator zum Frequenzwechsel → echtes analoges Radiofeeling!
4) NE555 als Oszillator
Der Timer-IC kann als astabiler Multivibrator betrieben werden – erzeugt dann ein Rechtecksignal.
Universell, robust, leicht zu rechnen
Nicht sehr genau
Beispiel: Blink-LED, Summer, Taktgenerator – der NE555 ist ein Bastelklassiker!
Wie funktioniert ein Oszillator grundsätzlich?
Fast jeder Oszillator basiert auf dem Prinzip der Rückkopplung:
Ein Teil des Ausgangssignals wird wieder zurück an den Eingang geführt – in genau der richtigen Phase – und verstärkt sich dadurch selbst.
Wenn die Schaltung die Bedingungen für eine Selbstschwingung erfüllt, bleibt sie ohne externes Signal dauerhaft aktiv.
→ Das nennt man selbsterregten Oszillator.
Randnotiz für Fortgeschrittene:
Das Barkhausen-Kriterium (Verstärkung = 1, Phasenverschiebung = 0°) ist die mathematische Bedingung für stabile Oszillation.
Praxisbeispiel: 555-Oszillator für Anfänger
Mit einem NE555-Timer, zwei Widerständen und einem Kondensator baust du dir in 2 Minuten einen Rechteckgenerator.
Ideal als Takt für Logikschaltungen, einfache LEDs oder Signaltests.
Formel für die Frequenz:
f = 1.44 / ((R1 + 2 × R2) × C)
Damit kannst du mit einfachen Bauteilen eine definierte Blinkfrequenz erzeugen – perfekt für erste Tests.
Fazit: Oszillatoren sind überall
Vom Herzschlag deines Mikrocontrollers bis zum Ticken deiner Armbanduhr – Oszillatoren sind das Zeitgefühl der Elektronik.
Sie sorgen für regelmäßige Abläufe, präzise Kommunikation, stabile Frequenzen – und sind in fast jedem Projekt zu finden.
Ob RC, Quarz, NE555 oder LC – jeder Typ hat seine Vor- und Nachteile.
Wenn du das verstanden hast, kannst du deine Schaltungen besser planen, debuggen und verstehen – und lernst nebenbei, wie Takt und Timing wirklich funktionieren.
FAQ – Häufige Fragen
Was ist ein Oszillator einfach erklärt?
Ein Oszillator erzeugt ein periodisches Signal, z. B. eine Spannung, die regelmäßig wechselt – wie ein Taktgeber oder elektrischer Schwingkreis.
Wozu braucht man einen Oszillator?
Für Taktung in Mikrocontrollern, Signale in Funksystemen, Zeitmessung in Uhren, Audio-Signale oder Frequenzsteuerung in Netzteilen.
Was ist der Unterschied zwischen Quarz und RC-Oszillator?
Ein Quarzoszillator ist genauer und stabiler, aber meist extern. RC-Oszillatoren sind intern (z. B. im MCU) und einfacher, aber weniger genau.
Wie funktioniert ein Oszillator?
Er basiert auf Rückkopplung: Ein Teil des Ausgangssignals wird zurückgeführt und verstärkt – so entsteht eine Dauerschwingung.