Resonanzfrequenz des Wien-Brücken-Oszillators nicht erreichbar!

Mich stört die Ausgangsfrequenz meines Wien-Brücken-Oszillators, weil ich die durch f=1/2iπRC gegebene Resonanzfrequenz nicht erreichen kann.

ZUM BEISPIEL: R = R1 = R2 = 1,5 kΩ C = C1 = C2 = 10 nF Die Resonanzfrequenz beträgt 10,61 kHz , aber die Ausgangsfrequenz, die ich (in meinem Oszilloskop) erhalten habe, beträgt ~ 7,40 kHz
Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein



Ich habe einen Operationsverstärker LM324 und OPA541AP verwendet, aber die Ergebnisse sind die gleichen!

**Stimmt etwas in meinen Berechnungen nicht? Oder es sollte einige Faktoren geben, die ich berücksichtigen muss! **

Versuchen Sie, den vollständigen Schaltplan zu posten ... Es erleichtert uns, Ihnen zu helfen.
Bitte posten Sie einen Schaltplan und verwenden Sie das Tool.
Wie kontrollieren Sie die Verstärkung? Sieht die Ausgabe wie eine Sinuswelle aus? oder schlagen Sie die Stromschienen?
Der Ausgang ist eine Sinuswelle!
Welche Versorgungsschienen verwendest du?
9V ist mein V+ und V-
Einige Operationsverstärker können 1,5 kOhm bei 10 kHz mit niedriger VDD nicht treiben.
Aber ich habe versucht, verschiedene Widerstandswerte wie R = R1 = R2 = 5 kΩ zu verwenden, wobei der Kondensator konstant bei 10 nF gehalten wurde! Die Resonanzfrequenz beträgt 3,18 kHz, aber ich habe nur ~ 2,10 kHz!
Wollen Sie sagen, dass die an den Versorgungspins angelegte Spannung 9 Volt oder 18 Volt beträgt?
Ja, da ein Teil des Signals abgeschnitten wird.
Sind Sie sicher, dass die 10nF-Kappen tatsächlich 10nF sind? Versuchen Sie, sie für einen anderen Wert zu ändern, und sehen Sie, was Sie bekommen. Es scheint seltsam, dass Sie in beiden Oszillatoren (Original + Änderung der Widerstände) etwa 69% der theoretischen Frequenz erhalten.
Ignorieren Sie RC-Wien-Brückenkonstruktionen, da sie für die Sinusausgabe sehr ungenau und instabil sind.
Sie könnten Ihre positive Rückkopplungsschleife (r1, c1, r2, c2) nehmen und sie an einen Spektrumanalysator anschließen, um die Resonanzfrequenz zu sehen. Wenn es nicht das ist, was Sie erwarten, liegt es an der Toleranz der Komponenten. Wenn ja, müssen Sie Ihren Verstärker weiter beobachten.

Antworten (4)

Wenn Sie das LM324-Gerät verwenden, ist es keine Überraschung, dass das Ergebnis nicht wie erwartet ist. Es ist die begrenzte Anstiegsgeschwindigkeit, die den (sinusförmigen) Ausgang einschränkt und Verzerrungen (Dreiecksform) verursacht. Gleichzeitig wirken zusätzliche Phasenverschiebungen, die eine viel niedrigere Frequenz als erwünscht bewirken.

Die empfohlene Mindestversorgungsspannung für beide Operationsverstärker beträgt 10 Volt. Wenn Sie darunter liegen, sind alle Wetten ungültig.

Wenn Sie die Versorgungsspannung richtig einstellen, werden Sie feststellen, dass die Leistung als Basisschaltung völlig unter dem Standard liegt. Dies liegt daran, dass Sie nichts haben, um die Verstärkung dynamisch auf der Gesamteinheit zu halten, und die Amplitude überall driftet und Sie häufiger Clipping bekommen als nicht.

Der vernünftige Ansatz besteht darin, ein JFET als Verstärkungsregelung zu verwenden, und es gibt Dutzende von Schaltkreisen im Internet, die dies zeigen. Stellen Sie die Versorgungsspannung korrekt ein und wenden Sie dann die JFET-Amplitudenregelung an.

Ich habe auch versucht, 12 V zu verwenden, aber es hat die gleiche Ausgangsfrequenz!
Warum haben Sie in Ihrem Kommentar 9 Volt gesagt?
weil es die Mindestspannung ist, bei der mein Signal nicht abgeschnitten wird, aber ich habe versucht, höhere Spannungen zu verwenden
Der einfache Wien-Brücken-Oszillator begrenzt immer die Sinusamplitude, da es keine dynamische Verstärkungsregelung gibt. Versuchen Sie stattdessen, eine weniger theoretische Schaltung zu verwenden, da Sie ohne Amplitudensteuerung niemals konsistente Sinuswellen erhalten werden.
Wenn ich also keinen Gain-Regler hätte, bekomme ich die Resonanzfrequenz nicht! oooh! Welche Gleichung kann ich dann verwenden, um die Ausgangsfrequenz (theoretisch) zu berechnen?
Sie werden es richtig zum Schwingen bringen (vorausgesetzt, Sie haben die Teile verwendet, von denen Sie glauben, dass Sie sie verwendet haben), aber die Amplitude wird überall auf und ab sein.
Vielen Dank für die Empfehlung des Gain-Reglers! Ich werde es versuchen!
Kann die Amplitude die Ausgangsfrequenz meiner Schaltung beeinflussen? Aber die Amplitude und die Frequenz (in meinem Oszilloskop) ist stabil! es erreicht einfach nicht die theoretische Frequenz.
Ich habe bereits gesagt, dass, wenn die Versorgung für den Operationsverstärker zu niedrig ist, die Erwartungen an ein vernünftiges Verhalten verschwendet werden. Es könnte zum Beispiel die Anstiegsgeschwindigkeit begrenzen, aber raten Sie mal, niemand kann es sagen, weil Sie gegen die Richtlinien im Datenblatt verstoßen!

Der naheliegendste Ort, an dem Sie suchen müssen, ist Ihr RC-Netzwerk. Welche Toleranzteile hast du verwendet? Wenn Sie 10 % Widerstände und 20 % Kondensatoren verwenden, würde dies zu einem Fehler von etwa 30 % führen, wenn Sie das Pech haben, alle Ihre Teile an den Rand der Verteilung zu bringen.

Ignorieren Sie RC-Wien-Brückenkonstruktionen, da sie für die Sinusausgabe sehr ungenau und instabil sind.

Wenn Sie eine Sinuswelle mit genau f wollen. dann müssen alle Teile perfekt auf 1% abgestimmt sein und Rf knapp über 200k verwenden. Es beginnt langsam und nähert sich der Sättigung. Wenn es quasi quadratisch gesättigt ist, senkt die Ausgabe bei Sättigung das f, da Zout ohne lineare Rückkopplung ansteigt und f senkt.

Wir wissen, dass Zout Z/beta oder Loop-Gain-Feedback ist, also ist es normalerweise nahe Null. steigt dann auf etwa 500 ~ 1 kOhm für CMOS R2R-Ausgangstypen.

Oft besteht die Lösung darin, Zener mit hohem Reihen-r in der Rückkopplung für eine weiche Begrenzung oder ähnliches hinzuzufügen, sodass die Verstärkung von -2,x auf -2,0 für einen perfekten Sinus auf der invertierenden Seite reduziert wird.

x muss nur R-Toleranzen kompensieren.

Ich denke eher (und habe die Erfahrung gemacht), dass der WIEN-Oszillator genauso gut und genau ist wie andere RC-Oszillatoren (Phasenverschiebung, Doppelintegrator, ...). Mehr noch, für perfekt abgestimmte Teile (R, C) ist die Verstärkung der nicht-inv. Die Operationsverstärkerstufe muss "3" sein (und nicht 2.0). In jedem Fall empfiehlt es sich, Mismatching abzudecken und die Verstärkung etwas größer auszulegen (zB 3,2) - und eine Amplitudenregelung (Dioden oder FET als Widerstand,...) zu verwenden.
Resonanzfrequenz des Wien-Brücken-Oszillators nicht erreichbar!
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