Die Huth-Kühn-Schaltung ist die wohl ungewöhnlichste aller Oszillatorschaltungen, da sie über keine erkennbare Rückkopplung verfügt und trotzdem sehr zuverlässig Schwingungen erzeugt. Sie wurde von Dr. Ing. Ludwig Kühn, der bei der Firma Dr. E.F. Huth in Berlin arbeitete, im Jahr 1917 zum Patent angemeldet.
Funktionsweise
Der Schwingkreis am Gate des Feldeffekttransistor besteht aus der Induktivität L2 und der internen Gate-Kapazität des FET. Der Schwingkreis am Gate wird über die interne Gate-Drain Kapazität des FET mit dem Schwingkreis L1, C1 am Drain gekoppelt. Beide Schwingkreise haben unterschiedliche Resonanzfrequenz. Die leichte Verstimmung sorgt dafür, dass sich aufgrund der starken Abhängigkeit der Phasenverschiebung von der Frequenz die notwendige Gegenphasigkeit von Gatespannung und Drainspannung einstellt.
Es muss betont werden, dass die Funktion dieser Schaltung nichts mit einer möglichen induktiven Kopplung der Spulen zu tun hat und im Regelfall auch nicht durch eine besondere Anordnung der Spulen unterdrückt werden kann.
Die Induktivität am Gate kann man auch durch ein Schwingquarz ersetzen und auf diese Weise die erzeugte Frequenz stabilisieren.
Unterdrückung der Schwingneigung
Es gibt mehrere Möglichkeiten, die Schwingneigung eines selektiven Verstärkers mit Schwingkreisen am Ein- und Ausgang trotz des Huth-Kühn-Prinzipes zu reduzieren:
- Einen Widerstand von 1Ω bis 1kΩ zwischen Gate und L2 schalten. Dieser Widerstand ist ein Serienwiderstand im Gateschwingkreis und reduziert die Schwingkreisgüte Q [1].
- Ein Verstärkerbauteil mit kleinerer interner Kapazität verwenden. Die geringere Kapazität zwischen Kollektor (Drain, Anode) und Basis (Gate, Gitter) reicht zur Oszillation nicht mehr aus. Bei Röhrenschaltungen statt der Triode eine Pentode verwenden. Das war ein wesentlicher Grund zur Einführung des Schirmgitters in der Anfangszeit[2] der Röhrentechnik.
- Ein geringer Teil der Ausgangsspannung wird mit der gewünschten (Gegen-)Phase zum Gitter zurückgeführt, um neutralisierend zu wirken. Das geschieht meist durch einen kapazitiven Spannungsteiler und ist bei Leistungsverstärkern von Kurzwellensendern üblich.
- Es wird nicht die Emitter (Source, Kathodenbasis) Schaltung, sondern die Basis (Gate, Gitterbasis) Schaltung verwendet, die sich durch eine außerordentlich geringe Rückwirkungskapazität auszeichnet. In diesem Fall wird die Basis (Gate, Gitter) an Masse gelegt und wirkt wie eine Abschirmung. Diese Schaltung ist im UKW-Bereich oft die einzige Möglichkeit, Leistungsverstärker zu bauen.
Anwendungen
Diese Oszillatorschaltung wird vorzugsweise als Leistungsoszillator für einige Kilowatt in Industriegeneratoren für Induktionsöfen oder Dielektrische Erwärmung verwendet. Die Frequenzen liegen im ISM-Band um 27,12 MHz.