Téma: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Zdravím
Potřebuji do něčeho sínus 50Hz o amplitudě cca 4Vpp (nebo aspoň něco mezi 3-5) a zatím se marně pokouším splácat něco, co by spolehlivě fungovalo.
Zkoušel jsem stabilizaci nelineárním prvkem ve zpětné vazbě (antiparalelní diody 2 či 4). To má problém ten, že s vyšším ziskem roste prudce zkreslení, a ze sínusovky se rychle stává brambora. Když se nastaví zesílení dostatečně malé, aby byl sínus ještě hezký a amplituda držela, tak je pro změnu problém s větší leností oscilátoru se rozeběhnout, jelikož má pro rozběh poměrně malý zisk.
Dalším stupněm mého snažení bylo přidat do obvodu zpětné vazby nějaký řízený prvek, např. JFET. Zapojeno mám viz obrázek:
http://i42.tinypic.com/206okr9.jpg
Nějak to funguje, ovšem kdybych někde na netu nenašel konkrétní hodnoty 10k a 4k7 do zpětné vazby, tak by mi to asi do teď nefungovalo. Je to dosti náladové a citlivé na rozptyl hodnot součástek. Vrazím tam jiný JFET, a amplituda je jiná. S jedním fetem se to zastaví na 2Vpp, s dalším na 4, s dalším na 7mi... (pokaždé má taky jiný bias, naměřil sem od nějakých -0,8V do asi -2,7V). Měl bych tedy několik hloupých začátečnických otázek:

Lze nějak jednoduše zařídit, aby oscilátor stabilizoval amplitudu o konkrétním rozkmitu, nehledě na rozptyl parametrů součástek? (Předpokládám, že to asi snadné není, bude potřeba další OZ?)
Podle čeho lze určit/vypočítat hodnoty odporů ve zpětné vazbě? Aby byla jistota, že se to vždy rozkmitá a ustálí.
Lze někam strčit trimr pro doladění kmitočtu? Případně kam? Výrobní tolerance zejména kondenzátorů je velká a kmitočet 5Hz mimo se mi opravdu nelíbí.
Díky za vaší trpělivost se mnou smile

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

no napadla mne myšlenka, co tam vrazit žárovku na patřičné napětí?
studená - malý odpor, při patřičném napětí žhaví (svítí) - velký odpor... teoreticky by měly být rychlejší než klasický termistor - menší tepelná setrvačnost.

(upravil reeb 29. 9. 2013 9:53)

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Ukázka funkčního řešení z amára

http://imageshack.us/a/img85/5687/sinxt.jpg

Web

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Tady je kdyžtak ještě celý článek o oscilátorech, od nejjednodušších po předchozí zapojení od reeba.

http://ulozto.cz/xNDqwLU8/oscilatory-ha … ignalu-pdf

(upravil Hazys 29. 9. 2013 14:45)

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Žárovka nic neřeší, to je jak ten JFET. Dám tam jeden, budou 2V, dám jiný, bude 6V. Můžu si vybrat takovou žárovku (JFET) abych měl napětí jaké chci, ale když to postaví soused, tak mu to nebude chodit, protože bude mít jinou žárovku (JFET).

Joski: Velmi děkuji pěkně, šikovné počtení.
Já tu zkoušel zatím čerpat ze zahraniční literatury (nějaké appnote Nationalsemi, něco od Texas Instr.), ale jde to blbě, jelikož tam jsou nějaké podivné nesmysly. Posuďte sami: http://www.ti.com/lit/an/sloa060/sloa060.pdf Zde, strana 14 to schéma a popis k němu nad tím. Nechápu, kde vzali tu polarizaci na tom kondu C1 (kudy tam přiteče proud, který ho nabije), stejně tak nemůžu překousnout ten uzemněný inv. vstup OZ. R2 v gatích JFETu, mající prapodivnou hodnotu a současně je trimrem - v popisu jaksi není, a nechápu smysl toho.

Cílem mého snažení je, udělat generátor 50Hz o rozkmitu, který bude pokud možno co nejméně závislý na rozptylu hodnot součástek, takže když si to postavím já, budu mít 4Vpp, když totéž udělá kolega z jiných součástek, dostane totéž (dejmetomu +- pár %),  bez nutnosti mít tam vražených 10 trimrů a jak ten magor se to snažit přimět k chodu.

Asi jsem pochopil, jak to stabilizovat s tím integrátorem, tak to zkusím a dám vědět.


EDIT: Tak už stabilně stabilizujem. Vliv JFETu je eliminován. Zapojení jsem vyzkoušel následovně:
http://i44.tinypic.com/2dgt2dw.jpg
Ještě bych se chtěl zeptat, viz schéma v #3. K čemu slouží R10? Proč je integrátor vybaven současně sériovým RC C4+R12?

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Chtělo by to lépe vyřešit regulační smyčku. Většinou je to řízení vymyšleno blbě, je použit FET s velmi strmou charakteristikou a VCA má zbytečně velký rozsah řízení zisku, který - zvláště pro oscilátor na jediném kmitočtu - je naprosto zbytečný. Na 50Hz mi to ale spolehlivě chodí i s žárovkou 12V 20mA, THD je kolem 0,05%.

Možná řešíme zbytečně něco, co se dá udělat jednodušeji a lépe, k čemu to má sloužit ?

Web

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

O tom zisku popřemýšlím, polaboruji, jsem vůl, že mě to nenapadlo hned.  Jaký bys doporučil konkrétní typ JFETu? Mám tu k dispozici hrst BF245B, tak jsem tam prostě jeden vrazil.

K čemu sloužit? To bych tu radši nerozebíral smile Prostě oscilátor 50Hz 4Vpp, na THD není přísný požadavek, ale zas to nesmí být brambora.
Jinak, jednodušeji a lépe se to samozřejmě udělat dá, ale nebylo to předmětem tohoto bádání.

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

A proč to řešíš Wienem ? Možná úplně stačí obdélník a odfiltrovat harmonické.
Jaký JFET ? Nejlépe žádný, ale to bych raději nerozebíral lol.

Web

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

To zní jako zajímavý nápad. Ale kolik operáků a jak strmý filtr budeš potřebovat na to, abys z obdélníku udělal sínus s THD<1% ?

Tak jistěže by šel místo JFETu použít nějaký OTA, třeba LM13700, ale to by to nakvetlo do dimenze, o kterou momentálně nemám zájem lol (tohle jsi myslel?)
Tady se momentálně snažím zvítězit s jednoduchostí nad zbytkem. Požadavek je minimum součástek, 50Hz a 4Vpp (nezávisle na tom, jakou verbeží se to osadí, proto neuvažuji ani tu žárovku - co kus, to by byla jiná amplituda)

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

K sin. osc. mám v bookmarkoch tieto celkom výživné zdroje:

Sinewave Oscillators - Characteristics, Topologies and Examples
http://sound.westhost.com/articles/sinewave.htm

Audio Test Oscillator
http://sound.westhost.com/project22.htm

Sinusovy generator s OZ od Linear technology
(ladením toho zapojenia z datasheetu tam viacerí dospeli k veľmi slušnej spektrálnej čistote pri dobrej stabilite amp.)
http://hifi.slovanet.sk/bb/viewtopic.php?t=3779

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Inak, na aký účel to má slúžiť? Ak je hlavnou požiadavkou presnosť f a amplitúdy, jednoduchosť a opakovateľnosť a nie je to na audio, dalo by sa to riešiť aj ako PWM + lowpass s niektorým ATtiny (alebo iným minimalistickým MCU podľa preferencií). Je to pár súčiastok a robota na jeden večer, vrátane sw.

(upravil danhard 30. 9. 2013 16:20)

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Sendy napsal:

Většinou je to řízení vymyšleno blbě, je použit FET s velmi strmou charakteristikou a VCA má zbytečně velký rozsah řízení zisku...

Od toho je tam treba odpor mezi D a G, samozrejme kdyz to nekdo bezmyslenkovite lepi, tak mu takove detaily unikaji.

Siliconix AN73-1
http://www.datasheetarchive.com/dl/Scan … UX9527.pdf

(upravil Hazys 30. 9. 2013 20:48)

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Danhard: Výborně, děkuji. Bude z toho dobrý studijní materiál. Nyní jsem si tam jen dohledal příslušný článek, až bude chvíle času, projdu toho víc. Holt ve škole tohle neučí, a na co nepřijdu sám nebo mi někdo neřekne, to se nedozvím.
Zkusím tedy doplnit linearizaci a pohraju si se ziskem zpětnovazební smyčky.
Ad lepení: To je toho, tak si prvně hraju s wienem...

cestmir: MCU tam nechci, prostě nenenene a neřešte proč (nemám proti nim nic, ale zde ho mít nechci). Když už bych ho tam měl dát, tak bych s ním mohl v podstatě vyřešit kompletně celý přístroj, ale o to mi tu zrovna nejde. Prosím neřešit k čemu to je, beztak bych se dozvěděl akorát, že se na to mám vysrat big_smile

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

No schválně, kolik si myslíš, že bys potřeboval OZ, abys měl z obdélníku sinus s THD pod 1% ?

Web

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Nedalo mi to a vyskúšal som si čisto zo zvedavosti na bastldoske ten generátor 50Hz pomocou načrtnutej DDS metódy.

MCU stačí akékoľvek lacné AVR s dvoma časovačmi (tiny4313). 8b časovač generuje PWM, 16b časovač riadi D/A prevod - každý tik 16b časovača sa 8-bitovému nastaví nová šírka pulzu podľa hodnoty aktuálneho samplu. Takt MCU je 16MHz, PWM beží na 16MHz/256=62.5kHz, Fs "DAC-u" je zvolená účelovo na 50Hz*256=12.8kHz. Sin je natabuľkovaný s rozlíšením 8b*8b (X*Y), takže zaberá 256B z pamäte programu (dá sa zredukovať na 64B s využitím kvadrantovej symetrie, prípadne ešte viac s využitím interpolácie, nemá to ale význam). Výstup PWM sa integruje pasívnym RC low-passom 2. rádu s fc=50Hz (3k3+1u+3k3+1u).

THD je 0.4% (bordel nad 20kHz je z PC, f-PWM je na výstupe LP potlačená o >100dB). Opticky na osciloskope je to dokonalý sinus, krajší než vyrobí napr. XR2206.
http://dl.dropboxusercontent.com/u/59011027/2013/2013-10-03%20AVR%20DDS/120px/16MHz_62kHz_12.8kHz_2x3k31u.png http://dl.dropboxusercontent.com/u/59011027/2013/2013-10-03%20AVR%20DDS/120px/08MHz_31kHz_12.8kHz_2x1k1u.scope.png

Na 1% THD stačí už 8MHz takt (dá sa potom použiť interný osc. bez kryštálu) a 1.rádový LP s fc=150Hz.

Treba na to všeho-všudy 5 (RC clock) až 8 (kryštálom riadený clock) súčiastok za cca 1,50 EUR. Nevýhody sú jasné, je to ale vyvážené dokonalou stabilitou f aj amplitúdy (pri stab. napájaní MCU a konštantnej impedancii záťaže), jednoduchosťou a 100% opakovateľnosťou.

(upravil cupkaju 29. 1. 2014 0:00)

Re: Sinus oscilátor s wienovým členem - stabilizace amplitudy

Ako si nakoniec vyriesil dany problem ? potrebujem zostrojit nieco podobne len na inu frekvenciua a na napajanie z 9V baterky,, ide mi hlavne o spolahlive a jednochode stabilizovanie amplitudy