Langsam abklingender Oszillator der Wien-Brücke

Ich möchte einen Resonator bauen, der langsam (~3 Sekunden) ohne stabile Schwingung abklingt. Ich habe ohne Glück versucht, eine einfache RLC-Schaltung zu verwenden - ich habe maximal eine Abklingzeit von ~ 1-2 ms; Daher habe ich mich aktiven Oszillatoren zugewandt, insbesondere dem unten gezeigten Wien-Brücken-Oszillator.

Wenn ich den R4 ganz nach rechts drehe, erhalte ich eine stabile Rechteckwellenausgabe; drehe ich ihn nach links, wird die Ausgangsform immer sinusförmiger und irgendwann instabil, verstummt nach einiger Zeit nach einer durch Drücken der SW1-Taste induzierten Störung. Drehe ich den R4 weiter nach links, verringert sich die Abklingzeit; Es scheint logisch, dass ich, wenn ich eine Abklingzeit von mehreren Sekunden haben möchte, den R4 bis zu dem Punkt nach rechts drehen muss, an dem die Schwingung beginnt.

Diese Lösung lässt sich jedoch nicht in reale Teile umsetzen, da bereits eine kleine Widerstandsänderung (z. B. durch Temperaturänderung) den Oszillator wieder in den stabilen Schwingungsbereich bringt, was ich unbedingt vermeiden möchte.

Also, meine Fragen sind:

  1. Wie kann das Schema des Wien-Brücken-Oszillators so modifiziert werden, dass es langsam abklingt, ohne das Risiko einer stabilen Schwingung?
  2. Gibt es einen besseren Weg, einen langsam abklingenden Resonator zu bauen?

Ich suche, wenn möglich , eine rein analoge Lösung ohne Induktivitäten und ohne "Schummeln", indem ich einen stabilen Oszillator und einen VCA verwende, um die langsam abklingende Signalamplitude zu steuern.

schematisch

Simulieren Sie diese Schaltung – Mit CircuitLab erstellter Schaltplan

Sie heißt nicht Weinbrücke, sondern W ie nbrücke; benannt nach dem Physiker Max Wien .
@Curd, Tippfehler. Englisch ist nicht meine Muttersprache, habe seinen Namen nicht auf Englisch überprüft.
Ich war so schockiert über den Namen Weinbrücke, dass ich mich hier fast entfremdet fühlte und nach diesen neuen Erfindungen googeln ging, seit ich die Universität verlassen hatte, tatsächlich zeigte Google sogar einen Artikel über die Weinbrücke, den ich gerade lese und sehe, dass es sich tatsächlich um eine Wienbrücke handelt ... :-) Schließlich ist Elektronik eine Kunst, und das ist einer der Gründe, warum ich denke ...
@sx107: Selbst wenn Englisch deine Muttersprache wäre, würde es dir nicht helfen, weil Wien ein Eigenname ist.
Ich glaube nicht, dass Sie dies rein elektronisch tun können. Von Ihren Komponentenwerten möchten Sie ungefähr 1600 Hz, was ungefähr 4800 Zyklen bedeutet, bevor es ausstirbt. Dafür benötigen Sie wahrscheinlich einen mechanischen Resonator und eine Art Tonabnehmer. Kleben Sie entweder ein Piezoelement auf eine Stimmgabel oder informieren Sie sich bei Wikipedia darüber, wie Wurlitzer- und/oder Rhodes-E-Pianos hergestellt werden.

Antworten (3)

So wie es nicht möglich ist, eine lineare Schaltung mit exakt einer Schleifenverstärkung (stationäre Oszillation) zu realisieren, ist es ein Problem, eine Schleifenverstärkung von etwa 0,999 genau einzuhalten. Ich denke, der "kritischste Weg" besteht darin, genau die Verstärkungsanforderungen für den aktiven Teil der Schaltung zu erfüllen.

Daher könnte der folgende Ansatz das Problem lösen: Verwendung einer Oszillatorkonfiguration, die auf einem Einheitsverstärkungsverstärker basiert, der keine Widerstände (mit Toleranzen) im Rückkopplungspfad benötigt. Es gibt einige Schaltungsalternativen - starten Sie eine Suche nach "Unity Gain Oszillatoren".

BEARBEITEN/AKTUALISIEREN:

Vielleicht eine bessere und zuverlässigere Alternative:

Verwenden Sie einen klassischen Wien-Oszillator und multiplizieren Sie den Ausgang mit einem abklingenden Verstärkungsfaktor (RC-Sprungantwort erster Ordnung) - zum Beispiel mit einem OTA. In diesem Fall wird das abklingende Signal verwendet, um den verstärkungsbestimmenden Strom Iabc für den OTA zu treiben.

Wie Sie festgestellt haben, erfordert das Anheben des lächerlich niedrigen Q von RC-Schaltungen auf hohe Werte (nahe Oszillation) sehr stabile Komponenten und eine gut kontrollierte Verstärkung. Es verlangt viel, und Stabilität ist ein großes Problem.

Es wäre viel einfacher, mit einem LC-Resonator zu beginnen. Das Beginnen mit einem höheren Q als bei RC-Netzwerken bedeutet, dass weniger Verstärkung benötigt wird. Aber "L" lässt du nicht zu.

Ein alternativer Resonator könnte ein Piezoelement sein. Nicht ich". Das Starten von Q bei Resonanz ist hoch und erfordert wenig zusätzliche Verstärkung, um die Abklingzeit zu verlängern oder in Schwingung zu versetzen: Ein Ein-Transistor-Verstärkungselement wird normalerweise verwendet, um einen Oszillator herzustellen. Das Ändern der Widerstandswerte sollte es ermöglichen, die Verstärkung bis zu dem Punkt zu reduzieren, an dem die Schwingungen langsam abklingen. Der einzige Nachteil ist, dass die Frequenz durch piezophysikalische Parameter bestimmt wird:
Piezo mit Rückkopplungsstreifen

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Ich sagte "wenn möglich". Was wäre der richtige Weg, um es mit einer L-Komponente zu bauen?
@ sx107 Es ist schwer, ein wirklich stabiles "L" zu finden. Das "L" stellt normalerweise das Q eines LC-Resonators ein ... Sie möchten mit einem LC-Resonanzkreis mit hohem Q beginnen, indem Sie R minimieren und sein Q mit einer Verstärkungsstufe mit regenerativer Rückkopplung verstärken. Suche nach regenerativen Empfängerschaltungen. Ihre Oszillatorstufe ist so konzipiert, dass sie an der Oszillationskante, an der Sie arbeiten möchten, stufenlos einstellbar ist. Trotzdem sind sie immer noch pingelig zu justieren.

@sx107 @TimWescott Etwas verzögert, aber ohne Informationen darüber, zu welcher Anwendung Ihr abklingender Oszillator passen muss, gefällt mir TimWs Ansatz. Warum also nicht eine gebrauchte E-Gitarre kaufen? Dieser mechanische Oszillator ist leicht stufenweise durchstimmbar, hat eine sehr hohe Güte (Abklingzeiten 5 s oder mehr) und kann elektronisch ausgelesen werden.

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