Oscillatore sinusoidale a bassa THD

Vi presento un progettino molto semplice, realizzabile con poca spesa e "tutto d'un fiato" in un solo pomeriggio. Si tratta di un oscillatore sinusoidale ad 1 kHz a bassissima THD che avevo realizzato quasi un anno fa su di una scheda millefori. Considerato quanto utile mi sia stato in questo tempo, ho deciso di sistemarlo "stand-alone", con una PCB dedicata e relativo contenitore.



Con un circuito di questo tipo è possibile eseguire misure di amplificazione e THD abbastanza accurate su circuiti audio. Lo schema è davvero "un classico" dell'elettronica analogica, il famoso ponte di Wien, realizzato con un amplificatore operazionale a bassa distorsione (nel mio caso un LM833, ma si può usare qualunque altro modello) controllato in ampiezza.



Il primo stadio impiega una lampadina da 12 V (sì, quella delle luci dell'albero di Natale ) in modo da stabilizzare dinamicamente il guadagno del primo stadio. Questo avviene perché il filamento al tungsteno (come accade con gli altri metalli) aumenta la sua resistenza all'aumentare della temperatura, per cui la corrente che lo attraversa (che causa l'aumento della temperatura del filamento) va a creare un sistema a feedback negativo con l'effetto di stabilizzare il guadagno dello stadio.



Aggiustando il valore della R5 è possibile regolare l'ampiezza del segnale in uscita. Nel mio caso ho ottenuto circa 10 Vpp. Per ottenere le migliori prestazioni può essere utile selezionare i condensatori in modo da ottenerne una coppia dallo stesso valore, anche se non necessariamente del valore indicato (in pratica, è meglio averne due da 25,0 nF piuttosto che uno da 26,5 nF e l'altro da 27,5 nF). R1 ed R3 vanno regolati per aggiustare la frequenza (regolabile entro 950 Hz e 1130 Hz se C1 e C2 sono da 27 nF precisi), ed andrebbero ruotati "di pari passo" per ottenere la minor distorsione.



Con un paio di minuti di regolazioni si riesce a portare la THD a livelli non misurabili con i comuni apparati. Neanche Visual Analyzer riesce a rilevare un dato attendibile (la stima inferiore allo 0,01%).

Ho alloggiato il circuito e le due batterie da 9 V per la tensione duale di ±9 V all'interno di un piccolo box in alluminio e ho fissato il tutto con colla a caldo q.b. per impedire che coi cambi di batterie si possa staccare qualcosa. A proposito di batterie, a vuoto il circuito assorbe appena 8 mA.



Ho inserito un pezzo di spugna tra il circuito e le batterie per spingerle verso il lato posteriore ed evitare che si muovano all'interno del box. L'unico difetto che ho riscontrato è il potenziometro P1 che, se non di buona qualità come nel mio caso, non permette la regolazione fino al finecorsa inferiore, con la conseguenza di presentare qualche mV di ampiezza anche regolandolo al minimo.

Se a qualcuno interessa, posso postare il master della PCB appena ho finito di sistemarlo.

Ciao,
Niki

Se a qualcuno interessa, posso postare il master della PCB appena ho finito di sistemarlo.

Certamente!

Il master lo puoi scaricare qui (File > Download original), se non ho fatto troppi casini visto che è la prima volta che uso Google.



R8 va ponticellata e R9 non va montata: le ho previste solo nel caso in cui sia necessario ottenere in uscita un segnale con ampiezza maggiore.

Ciao,
Niki

bueno!!!
non ho capito la lampadina però..o meglio, non ho capito quale deragliamento va a contrastare
(dì la verità avevi finito le resistenze )
compliments!

madqwerty ha scritto:dì la verità avevi finito le resistenze

Ok, lo confesso... Era venerdì pomeriggio, faceva freddo e non mi andava di passare in negozio...

In realtà la lampadina fa un gran bel lavorone in quella posizione. Pensa che questa soluzione, che è un classico degli oscillatori del secolo scorso, è la stessa che aveva impiegato lo stesso W. Hewlett (uno dei due fondatori dell'HP), nel suo primissimo prodotto che era, appunto, un generatore in banda audio (l'HP 200A).

Il fatto di comportarsi come una "resistenza non lineare", con coefficiente positivo di temperatura, la rende una soluzione molto semplice, ma allo stesso tempo elegante, per stabilizzare il livello d'uscita dello stadio oscillatore, che altrimenti oscillerebbe a sua volta introducendo una bella distorsione.

All'accensione, nei pochi secondi prima che il filamento raggiunga la temperatura costante svolgendo la sua funzione, si vede chiaramente come l'onda venga modulata a sua volta in ampiezza, che diviene costante solo una volta raggiunta la temperatura.



Certo, non è sicuramente una soluzione di quelle che possano considerarsi "all'ultimo grido": le ballast al ferro-idrogeno (che Maurarte, da sano appassionato di tubi, conoscerà sicuramente ) erano già impiegate nei generatori di corrente costante contenuti in parecchi strumenti del secolo scorso, ma l'idea di impiegarne una proprio in quella posizione (idea, probabilmente, venuta allo stesso W. Hewlett) è da considerarsi proprio un colpo di genio.

Ciao,
Niki