Tongenerator

Tongeneratoren, auch Tonfrequenzgeneratoren genannt, sind Geräte, mit denen meist sinusförmige elektromagnetische Schwingungen im hörbaren Bereich, also mit Frequenzen zwischen 16 Hz und 20 000 Hz, erzeugt und in Form von Schall abgegeben werden. Die Frequenz und damit die Tonhöhe kann fest oder stetig veränderbar sein. Die Amplitude und damit die Lautstärke ist meist einstellbar.

Aufbau und Wirkungsweise

Tongeneratoren werden als Oszillatoren mit Schwingkreisen oder als RC-Oszillatoren ausgeführt. Bei größerer Leistung bezeichnet man solche Oszillatoren auch als Generatoren. Daher stammt die Bezeichnung Tongenerator für Anordnungen, die Töne im hörbaren Bereich erzeugen.
Bild 2 zeigt den Aufbau einer einfachen Oszillatorschaltung. Sie besteht im Wesentlichen aus einem Schwingkreis, der über eine Rückkopplungsschaltung mit einem Transistor verbunden ist. Diese auf den deutschen Physiker und Techniker ALEXANDER MEISSNER (1883-1958) zurückgehende Schaltung dient der periodischen Energiezufuhr zum Schwingkreis und gewährleistet die Erzeugung ungedämpfter elektromagnetischer Schwingungen.

Die Eigenfrequenz des Schwingkreises ist von der Kapazität C des Kondensators und der Induktivität L der Spule im Schwingkreis abhängig. Für die Frequenz f gilt die thomsonsche Schwingungsgleichung:

$f=\frac{1}{2\pi \sqrt{L\cdot C}}$

Demzufolge kann man die Frequenz der entstehenden elektromagnetischen Schwingungen durch Veränderung der Kapazität des Kondensators und der Induktivität der Spule ändern. Das kann man realisieren durch Verwendung von Drehkondensatoren (veränderbare Kapazität) oder durch Verändern der Induktivität der Spule (Veränderung der Windungszahl, Verschiebung des Eisenkerns).
Die erzeugten elektromagnetischen Schwingungen werden verstärkt, einem Lautsprecher zugeführt und als Schallwellen abgestrahlt.

Zur Erzeugung bestimmter Frequenzen nutzt man RC-Oszillatoren. Anstelle des Schwingkreises treten dort Widerstände (R) und Kondensatoren (C), so wie es in Bild 3 dargestellt ist. Die Frequenzabgängigkeit des Widerstandes dieser Bauelemente hat zur Folge, dass nur bei einer bestimmten Frequenz die Energiezufuhr in der richtigen Phase erfolgt. Genau mit dieser Frequenz schwingt der RC-Oszillator.

Anwendungen

Angewendet werden Tongeneratoren vor allem in der Messtechnik (z.B. Prüfung von Verstärkern und Lautsprechern) und als Grundelemente elektronischer Musikinstrumente (z.B. elektronische Orgeln, Synthesizer). Genutzt werden können sie auch, um den Hörbereich (Hörvermögen) von Personen zu überprüfen, also um eine Hörprüfung durchzuführen.