Tips på en Low-distortion Audio-range Oscillator

[GiK]

Men Du Gustav,........

Den skall bara mysglöda i normal drift.

Hur har Du kommit fram till detta?
Jag är mycket intresserad av Ditt jobb med oscillatorn.

[Gustav180]

Det var ett tag sedan den konstruerades och jag vet att jag hade en hel del bry med stabilitet och distorsion. Här är inga vetenskapliga beräkningar gjorda, bara lite trial and error. Dioderna är ju dynamiska motstånd som minskar sin resistans vi ökad spänning. Men den resistansändringen var inte tillräckligt dynamisk för den potentiometer jag valt. Med enbart glödlampan blev oscillatorn inte amplitudstabil, i ändlägena på potentiometern kunde signalen bli "amplitudmodulerad" på grund av lampans tröghet. Dessutom blev signalen påverkad av lampans varierande resistans på låga frekvenser då lampan hängde med i svängningarna.

Då kom jag på att testa med båda varianterna. Lampans resistans bör ligga där den har störst resistansändring/volt och det är när den ligger i området 0 - ca 70% av drivspänningen. Sedan planar det ut. Så därför testade jag med att först sätta en pot till lampan för att se var det blev stabilast. Jag märkte att vid ett visst glödljus i lampan, så blev justerområdet på poten till dioderna ganska stort och frekvensratten kunde vridas mellan ändlägena utan att amplituden förändrades i någon högre grad. Poten till glödlampan ersattes med en fast resistor av ungefär samma värde.

Jag har inte sett den här lösningen någon annanstans, men det skulle vara osannolikt att inte någon annan kommit på den också. Nu är den i vart fall publicerad så den går inte att patentskydda, men troligen skulle inte det patentet ge någon större slant.

[Rolf Zetterberg]

Jag var inne på samma tankar en gång i tiden-ungefär som att ha ett AGC-system på en radio med två tidskonstanter som då skulle komplettera varandra,men det blev inget av med det.Jag insåg att det var att ha för höga krav för det jag höll på med då.Det blev en tongenerator med enbart lampa och det räckte.

[kasfrosk]

Gamla HP-sinusoscillatorer från 60-70-talet (som faktiskt är riktigt bra) kör med gödlampor också, om mitt minne inte har totalsvikit mig nu. Jag har mätt distortion på en bit under -90dB på alla dom tre ex jag har råkat ut för. Det var förstås med HP-frekvensanalysatorer, så dom kanske är i maskopi

Även om det är riktigt riktigt bra för nåt byggt på den tiden så är den bästa feature dom där apparaterna har den fullkomligt gigantiska ratten som utgör i princip hela fronten. HP gjorde rätt coola prylar innan dom blev sura datortillverkare.

[GiK]

Detta var intressant. När jag kommer hem ska rota fram mina
"glödlaps labbar".

Min utgångspunkt var att jag hade fyra, fem olika glödlampor.
Och när jag mätte amplitud och frekvens stabilitet så gav lamporna
olika värden.
Dåså, kanske någon säger, ta den bästa. Men då infinner sig nästa
fråga.
Vad har just den glödisen för unik egenska som gör den till "den bästa
i racet"?

++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

De slår mig också Gustav, att Du valt "låga värden" på kondingarna.
Jag kör med två frekvenser 50 och 67,57 Hz.
På 50 Hz kör jag med 1uF och har testa 100nF.

Varför kör Du ned så lågga värden?
Har Du testat högre värden?
Eller saknar storleken betydelse, om vi pratar om frekvens och
aplitud stabilitet?

[janaf]

Gamla HP-sinusoscillatorer från 60-70-talet (som faktiskt är riktigt bra)

Det var HPs allra första produkt, baserat på att en av Hewlett eller Packard uppfann "glödlampsoscillatorn" som exjobb....

[janaf]

I Analogs application note 43 finns en bra steg-för-steg översikt där man utvecklar en oscillator från enklaste till mer avancerad:

http://cds.linear.com/docs/Application%20Note/an43f.pdf

Eftersom det verkar finnas intresse så drog jag igång en annan tråd med ett värstingoscillatorprojekt som jag har hållit på med då och då men aldrig kommit så långt som att bygga:

http://elektronikforumet.com/forum/view ... =4&t=51457

Det kanske finns intresserade här för att driva det vidare?

[Gustav180]

Gik. När jag byggde den här så fanns det inte större värden att tillgå på bipolära kondensatorer och hyfsad tolerans. Jag kan tänka mig att det finns mycket bättre kondensatorer och dubbelpotar i dag.

Att jag valde en glödlampa är enkelt. Den är helt symmerisk för växelspänning vilket halvledare sällan är. Inte ens de båda dioderna är helt lika om amn skall vara kinkig.

Att HP också valde glödlampan visar ju bara att det kan vara ett bra val.

[Rolf Zetterberg]

Lite mätningar på olika lampor:
http://www.cliftonlaboratories.com/Bill ... 20Lamp.htm

[Gustav180]

Där ser man, den simpla glödlampan användes även av guldmärkena. Det var en del intressanta artiklar också. Att man använder en 200 V lampa men inte matar den med mer än något 10-tal volt talar om att den skall ha låg spänning. Min lampa ligger på ca halva drivspänningen, men det kan ge högre dynamik i resistansen. Här är det rum för ny forskning. HP hade vridkondensator istället för pot och den kan göras mycket mer matchad i ändläget.

Men är det någon som sett kombination av glödlampa och dioder i motkopplingen?

Jag hade även en annan konstruktion på gång med ett monolitiskt filter som frekvensbestämmande nät i återkopplingen. Tanken var att göra en oscillator där frekvensen kunde ställas med en PLL-krets. Men signalen blev ganska trappstegsformad så att den krävde avstämbara filter på utgången för att bli snygg.

Om man skall ha ett fåtal fasta frekvenser, så kan man använda ett dubbelt T-filter i motkopplingen, det ger en enkel koppling och stabil frekvens.

[Rolf Zetterberg]

Glödlampan satt i många.Även Philips använde sig av såna ting.I min gamla arbetshäst Philips PP6050 sitter just en vanlig,stor glödlampa.F ö kom Philips redan 1949 med en tongenerator med lampa.Tidigare hade man ju haft termistor.

[GiK]

Det var en givande läsning kring detta med glödlampan.

När jag mätte mina lampor gjorde jag såhär:

Skruvade först in en bra/stabil "arbetspunkt". En spänning
som fick "osc" att gå gämt.
Det som först slog mig var att arbetspunkten var så låg.
Nu talar vi om spänningar på 0,3 - 0,5 volt.
Lampornas märkspänning var som lägst 5 volt (20mA),
och i andra änden 12 volt (60 mA).

Att funktionen ström/ohm som en funktion av spänningen inte
skulle vara linjär....det tog jag bara för givet.

Jag mätte upp spänningen (V1) och strömmen (A1) abetspunkten.
Sen skruvade jag upp spänningen 0,1 volt och fick (V2) och
strömmen (A2).
(V2-V1)/(A2-A1) = ett bra värde på impedansen där lampan ser ut
att "jobba" bäst.

Den "glödisen" jag valde att jobba vidare med hade den största
impedansen.

Detta är det konsept jag har utgått ifrån. Det är bara OAmpen som
är en TL072 och den bästa lampan blev 12Volt 40mA.

Det var den enklaste av alla som jag hade i handen då. Och på
labbplattan gick den igång på en gång.


Nere i västra hörnet är själva oscillatorn. Hoppa över det andra så länge.

Detta är byggt för bara två frekvenser, i detta fallet 50 0ch 67,57 Hz.
Det ska ge skivspelaren 33 och 45 rpm.


Kan väl visa Er detta också. En bild på "brädan",.....så nära prototypen
man kan komma i skrivande stund.

Tittar man noga ser man sinusvågen av dåm båda faserna, grön och röd.

Det som verkar vara den stora utmaningen är att få oscillatorn att bli
okänslig för yttre och innre störningar.
Det är därför jag ställt frågor kring kondensatorn värde.

[Gustav180]

Det var kul att du fick igång oscillatorn. Om det bara är en frekvens, så behöver inte återkopplingen vara lika dynamisk som när den skulle kompensera för olikheter i potentiometern. Men glödlampan är nog outstanding i motkopplingen. Jag vet att det fanns små termistorer som gjorde samma sak, men de går troligen inte att uppbringa numera. Dessutom var de långsammare än glödlampan.

Här kommer ett schema på en annan av mina oscillatorkonstruktioner med TT-filter. Frekvensen är mycket stabil, jag testade den med både varmluft och frysboxen när jag hade kopplat upp den. Driften var någon Hz vid ca 1 kHz. Här är motkopplingen för amplitud positiv. Värdena är inte kritiska, jag brukar göra R1 på ca 1M och R2 på 10k. Kurvformen är dock lite sämre, men den kanske går att trimma. Den här har jag använt om jag vill ha en sinusspänning på en fast frekvens. R/2 och 2C brukar jag göra med parallellkopplade R och C.

[hassefikonkasse]

Jag visste att jag sett ett fabrikat med lampa och vridkondensator.
Heathkit AG-8 från början av 50-talet. Kolla om rören finns fortfarande
så har du här ett komplett schema!

[GiK]

Jag försökte "simulera" Din krets Gustav, men fick inte den att gå
gämnt och snyggt.

Men å andra sidan så har den krets jag byggt och kör inte heller
funkat i "simuleringen".

Nu ska jag öka värdena på kondingarna med faktor 10, mäta och se
om den blir stabilare.

Dessa "rör byggen" är superläckra. Men i mitt fall ligger dom utanför
både budget och kompetens, tyvärr, ska också sägas.