Wien Robinson Oszilator

[Jochen M. (jochenmaier1973)]

Hallo,

gibt es bei einem Wien-Robinson Oszilator noch eine andere Möglichkeit 
die Amplitute als durch eine Glühlampe zu stabilisieren...

[mhh (Gast)]

Es gibt Schaltungen mit einem Mosfet. Und nein, hab ich grade nicht zur 
Hand.

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Hier sind Beispiele mit Z-Dioden oder FET:

  http://www.physik-schule.de/download/pdf/Physik/ELEK_8_Wien_Robinson_Oszillator.pdf

Prinzipiell kann man fast jedes nichtlineare Bauteil irgendwie zum
Amplitudenregler hinbiegen. Glühbirnchen und FETs sind aber am
üblichsten.

[Thomas K. (rlyeh_drifter)]

http://www.masoodkh.com/projects/misc/23-electronics-wien-bridge-oscillator

[Jochen M. (jochenmaier1973)]

Ist der Klirrfaktor bei einem Phasenschieber-Oszilator genauso oder 
annähernd niedrig wie bei einem Wien-Robinson?

[mhh (Gast)]

Jochen Maier schrieb:
> Ist der Klirrfaktor bei einem Phasenschieber-Oszilator genauso oder
> annähernd niedrig wie bei einem Wien-Robinson?

Ich habe was von ca. 1 bis 2% im Gedächtnis.

[Falk B. (falk)]

@  Jochen Maier (jochenmaier1973)

>gibt es bei einem Wien-Robinson Oszilator noch eine andere Möglichkeit
>die Amplitute als durch eine Glühlampe zu stabilisieren...

Mit einem JFET, BSR30 oder so.

Das Elko hat fast alles ;-)

http://www.elektronik-kompendium.de/public/schaerer/scsing.htm

MFG
Falk

[Andreas M. (elektronenbremser)]

mit 2 Dioden antiparallel im Rückkoppelkreis, wie hier gut beschrieben 
auf Seite 9.

[Peter R. (pnu)]

>Klirrfaktor

Der Wien-Oszillator ist, was Frequenzstabilität und Klirrfaktor angeht, 
eine der besten Schaltungen.

Der RC-Kettenoszillator existiert mehr in Lehrbüchern als in der 
Realität.
An ihm lässt sich gut die Schwingbedingung eines Oszillators erklären 
und auch der Schwingeinsatz bei Regelkreisen. (usw.) Aber: Der 
Klirrfaktor ist nicht gut, Frequenzverstellung unmöglich, der 
Freqenzbereich eingeschränkt....

[Andrew T. (marsufant)]

Jochen Maier schrieb:
> Hallo,
>
> gibt es bei einem Wien-Robinson Oszilator noch eine andere Möglichkeit
> die Amplitute als durch eine Glühlampe zu stabilisieren...

Andere gute Kanditaten sind FET und LDR.
Letzterer in Top-Oszillatoren mit deutlich weniger als 0.01% Klirr von 
Krohn-Hite und anderen.
SG505 von Tek müßten wir auch noch mal anschauen.
Z-Dioden ehe für einfache Oszillatoren, leider mit erheblichem Klirr 
(wenn man keine Sondermaßnahmen trifft).

Irgendein konkretes Projekt bei Dir?
Oder mehr so als allg. Frage von Dir gedacht?

[Kai Klaas (Gast)]

Die Qualität eines Wien-Oszillators, stabilisiert mit einem JFET, kann 
erstaunlich gut sein, wenn man es richtig macht. Im Anhang ist ein 
solcher für ca. 1kHz gezeigt.

Da sich mit Tina-TI der Klirrfaktor nicht direkt messen ließ, da der 
Oszillator nach dem Anschalten eine bestimmte Zeit benötigt, sich zu 
stabilisieren, habe ich den Klirrfaktor mit einem angehängten doppelten 
Doppelt-T-Filter "meßtechnisch" bestimmt.

Zuerst sieht man das Resultat des Wien-Oszillators, dann daneben den 
Frequenzgang des doppelten Doppel-T-Filters. Man erkennt, daß fast nur 
K2 vorkommt und der Klirrfaktor unter 0,015% liegt!

Phasenschieber-Oszillatoren dagegen zählen eher zu den Exoten und sind 
wegen ihrer Instabilität gefürchtet.

Kai Klaas

[Ralph B. (rberres)]

Oszillatoren die mit 2 Integratoren aufgebaut sind können eine Sinus mit 
recht niedrigen Klirrfaktoren erzeugen.
Sie sind auch nicht so kritisch im Abgleich.

Der Tektronix SG5010 erzeugt auf diese Weise einen Klirrfaktor von
< 0.0008%. Das ist mit einen Wien Robinson Generator nur noch sehr 
schwer erreichbar.

Ralph Berres

[Andreas M. (elektronenbremser)]

Ralph Berres schrieb:
> Der Tektronix SG5010 erzeugt auf diese Weise einen Klirrfaktor von
> < 0.0008%.

gemessen oder theoretisch?

[Ralph B. (rberres)]

Andreas M. schrieb:
> gemessen oder theoretisch?


Das ist gemessen. Mit dem Audioanalyzer Tektronix AA5001.

Ralph Berres

[Kai Klaas (Gast)]

>Der Tektronix SG5010 erzeugt auf diese Weise einen Klirrfaktor von
>< 0.0008%. Das ist mit einen Wien Robinson Generator nur noch sehr
>schwer erreichbar.

Ich denke, die Lösung mit den zwei Integratoren wird hauptsächlich wegen 
der vereinfachten Einstellung der Frequenz (zwei identische 
Schaltungsteile mit virtuellem Nullpunkt) verwendet. So, wie man gerne 
ein State-Variable-Filter verwendet, wo es auch ein einfaches 
Sallen-Key-Filter täte.

Der Nachteil der Lösung mit den zwei Integratoren ist, daß deutlich mehr 
OPamps im Signalweg sitzen, als bei einem Wien-Robinson-Oszillator. 
Deshalb glaube ich, daß der besonders niedrige Klirrfaktor beim 
Tektronix in jedem Fall mit einem nachlaufenden Tiefpaß-Filter erzielt 
wird.

Den größten Einfluß auf den Klirrfaktor hat natürlich der Regelkreis 
selbst, einmal aufgrund des unvermeidlichen Ripples bei der 
Signalhöhenerkennung (endliche Einschwingzeit!) und natürlich aufgrund 
eines eventuell nicht perfekt linearen Stellglieds, wie dem JFET, oder 
was auch immer dort verwendet wird.

Die von mir simulierte Lösung, übrigens eine Schaltung aus der Elektor 
12/89, holt mit einem minimalen Bauteilaufwand ein Optimum an 
Leistungsfähigkeit heraus. 0,013% Klirrfaktor ist schon im Bereich des 
Eigenklirrfaktors des OPamp.

Die Originalschaltung arbeitet übrigens mit dem TLC271 und 
unsymmetrischer Versorgunsspannung und schafft nur 0,05% Klirrfaktor, 
was wohl auf den bescheideneren OPamp zurückzuführen ist.

Kai Klaas

[Ralph B. (rberres)]

Kai Klaas schrieb:
> Tektronix in jedem Fall mit einem nachlaufenden Tiefpaß-Filter erzielt
>
> wird.

Defenitiv NEIN!!!!

Hier ist einfach kein Regelkreis notwendig , und auch nicht vorhanden, 
welches so kritisch für den Klirrfaktor ist.

Ralph Berres

[Kai Klaas (Gast)]

Wie machen die dann das: 10Hz...100kHz mit 0,0008% Klirrfaktor?

Kai Klaas

[Ralph B. (rberres)]

Der SG5010 hat bei 100KHz nur noch 93db Oberwellenabstand, was immer 
noch recht beachtlich ist. Bis ca 20KHz hat er noch einen 
Oberwellenabstand von 100db. Als Abstimmelemente für die beiden 
Integratoren sind übrigens Optokoppler mit Fotowidertände für den 
Feinbereich drin. In Dekaden wird der Kondensator umgeschaltet In 
Grobbereichen innerhalb einer Dekade werden Widerstände mit Hilfe von 
Fets umgeschaltet. Eine ziemlich aufwendige Sache. Die 
Operationsverstärker sind übrigens NE5534

Eine Regelung der Rückkopplung ibt es bei dieser Art 
Schwingungserzeugung nicht. Die Frequenz ergibt sich automatisch bei der 
Schleifenverstärkung von exakt 1. Selbst wenn die beiden 
Integrationskonstanten nicht genau gleich sind.

Ich habe schon mehrere Oszillatoren gesehen die nach dem Prinzip 
arbeiten.
Sie hatten alle Klirrfaktoren die weit unter 0,01% lagen.

Übrigens die TL071 haben auch einen extrem  niedrigen Klirrfaktor. Nur 
mal ins Datenblatt schauen.

Ralph Berres

[Kai Klaas (Gast)]

Danke für die Infos!

Kai Klaas

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Ralph Berres schrieb:
> Eine Regelung der Rückkopplung ibt es bei dieser Art
> Schwingungserzeugung nicht.

Eine Amplitudenregelung braucht auch dieser Oszillator, da die durch die
beiden Integrierer und den Invertierer definierte Differentialgleichung

$$y=-\tau_1\tau_2\,y''$$

zwar die Frequenz

$$f = \frac 1 {2\pi\sqrt{\tau_1\tau_2}}$$

nicht aber die Amplitude der enstehenden Sinusschwingung festlegt. Durch
Ungenauigkeiten in den Operationsverstärkern wird die Amplitude ständig
abnehmen (gedämpfte Schwingung) oder bis zur Begrenzung der Operations-
verstärkern ansteigen.

[Ralph B. (rberres)]

Also ich kann keine Pegelregelung bei dem SG5010 entdecken.

Und eine Schaltungssimulation mit SWcat spricht auch eine andere 
Sprache.

Woran liegt es?

Ralph Berres

[Ralph B. (rberres)]

Also ich habe mir das Schaltbild des SG5010 nochmal genauer angeschaut.

Mir hat die Bemerkung von Yalu keine Ruhe gelassen.

Es ist tatsächlich eine Pegelregelung drin ( befindet sich auf einen 
anderen Schaltbildauszug ). Sie beinhaltet 2 Sample & Hold Schaltungen 
und einer recht merkwürdigen Schaltung, welches eine Kombination aus 
Logarithmierer und Integrierer sein Könnte. Den Durchblick wie das ganze 
genau funktioniert habe ich allerdings noch nicht.

Ralph Berres

[Kupfer Michi (Gast)]

>Also ich habe mir das Schaltbild des SG5010 nochmal genauer angeschaut.

Gibts das auch irgendwo als pdf?

[Andrew T. (marsufant)]

Ralph Berres schrieb:
> Es ist tatsächlich eine Pegelregelung drin ( befindet sich auf einen
> anderen Schaltbildauszug ).


Nun, ohne Pegelregler wird das auch nix .-)

Der Krohn-Hite sowie die Radford LDO Series 3 sind ähnlich aufgebaut und 
auch pegelgeregelt, alle mit Klirr im sehr niedrigen Niveau.

[Ralph B. (rberres)]

Kupfer Michi

Schicke mir mal eine Email.

Ralph Berres

[Yalu X. (yalu) (Moderator)]

Ralph Berres schrieb:
> Also ich kann keine Pegelregelung bei dem SG5010 entdecken.
>
> Und eine Schaltungssimulation mit SWcat spricht auch eine andere
> Sprache.

Bei mir läuft die Amplitude in die Begrenzung, wenn die Simulation nur
lange genug läuft (s. Anhang). Da es in LTSpice IV keinen UniversalOpamp
gibt, habe ich ihn allerdings durch den UniversalOpamp2 ersetzt, der
evtl. andere Defaultparameter hat. Wenn ich die GBW aller drei Opamps
von 10MHz auf 10GHz erhöhe, ist die Amplidude wesentlich stabiler, die
Schwingung ist jetzt aber ganz leicht gedämpft.

[Kai Klaas (Gast)]

>Eine Amplitudenregelung braucht auch dieser Oszillator,

Ja, natürlich. In der ELRAD 2/89 ist so ein Oszillator als Hybrid-Modul 
ROJ-20 von Datel vorgestellt worden. Der hat natürlich auch einen 
Regelkreis mit Signalhöhendetektor, Filter und VCA.

Kai Klaas