Hallo, kann man einen LC-Sinus-Generator für 1KHz (ca. 22mH, 1µF) mit nur einem Operationsverstärker aufbauen? Ich habe jetzt mal ein bißchen darüber nachgegrübelt, komme aber zu keiner brauchbaren Lösung. Es müsste ja irgendwie möglich sein, den LC-Parallelkreis an den +-Eingang zu hängen und das Ausgangssignal auf diesen Kreis so stark zurückzukoppeln, dass er schwingt. Ideen?
Das ist richtig. Kann man. Das Problem ist die Amplitudenregelung. Das funktioniert auch mit einem nichtlinearen Element. zB einer Gluehlampe. Fuehrt aber zu Verzerrungen. Suche bei Google nach "LC oscillator with Op Amp", schon der erste link ist brauchbar : http://www.ibiblio.org/kuphaldt/socratic/output/opamp10.pdf
Mikro Oschi schrieb: > http://www.ibiblio.org/kuphaldt/socratic/output/opamp10.pdf Super, danke!!! (hatte selber schon gegoogelt, aber ohne erfolg) > Das ist richtig. Kann man. Das Problem ist die Amplitudenregelung. Das > funktioniert auch mit einem nichtlinearen Element. zB einer Gluehlampe. > Fuehrt aber zu Verzerrungen. Wie meinst du das? Eine Glühbirne in die Schaltung integrieren? Ich wollte die Schaltung auf eine brauchbare Maximalamplitude einstellen und an Vout ein Poti klemmen, mit dem die Amplitude runtergeregelt werden kann, analog Lautstärkepoti... Noch eine Frage: bis zu welcher Frequenz läuft so ein LC-OP-Generator eigentlich an, also mit welchem Parameter des OpAmps hängt das zusammen, mit der Bandbreite oder mit der Slewrate oder etwas anderem? (habe mal gelesen, dass Operationsverstärker bei steigender Frequenz eine immer geringere Bandbreite aufweisen, zumindest bei Audioverstärkern)
hier mal ein Schaltplan Habe das ganze in Tina simuliert, leider schwingt es nicht (vielleicht die falschen Bauteilwerte durchprobiert...???!?)
Da kann man viele Fehler machen, z. B. Widerstände zu niederohmig, Vertärkung zu klein gewählt oder keinen Startimpuls gegeben. Ich habe dir mal eine Schaltung für LTspice angehängt. Tipp: Bei 1kHz nimmt man normalerweise kein LC-Filter sondern den Wien-Oszillator mit R und C da Spulen mit Milli-Henry teuer, groß und schwer sind.
Danke fürs Posting! Habe noch mal geguckt, je nach Bauteilwerten kann es dauern, bis der Kreis anschwingt. Hier gibt es etwas zum Thema LC-Oszillator mit Reihenschwingkreis : (siehe Anhang) http://www.home.hs-karlsruhe.de/~kero0001/sinus/sinosz4.pdf Der Reihenschwingkreis hat nach dem Skript wesentlich stabilere elektrische Eigenschaften als der Parallel-Schwingkreis mit OpAmp. Läuft in der Simulation auch wesentlich leichter an.
PS: hier noch mal die Frage... Bis zu welcher Frequenz läuft so ein LC-OP-Generator eigentlich an, also mit welchem Parameter des OpAmps hängt das zusammen? Wenn man z.B. einen LC-Generator mit OP für beispielsweise 100KHz aufbauen möchte, wie kann man per Datenblatt feststellen, ob ein bestimmter OP-Typ geeignet ist oder nicht?
eu schrieb: > Bis zu welcher Frequenz läuft so ein LC-OP-Generator eigentlich an, also > mit welchem Parameter des OpAmps hängt das zusammen? Das haengt von den Groessen deiner Schaltung ab. Es muss gelten: Die Schleifenverstaerkung deiner Anordnung muss >= 1 sein und die Phasenbeziehung muss ein vielfaches von 2 * Pi sein wie bei jedem Oszillator. Daher dein OP muss die Daempfung des Kreises ausgleichen. Also liegt es nicht nur beim OP ob die Schaltung schwingt auch der Rest ist dafuer massgebend. http://de.wikipedia.org/wiki/Stabilit%C3%A4tskriterium_von_Barkhausen
Helmut Lenzen schrieb: > Daher dein OP muss die Daempfung des Kreises ausgleichen. Also liegt es > nicht nur beim OP ob die Schaltung schwingt auch der Rest ist dafuer > massgebend. Danke für die Antwort! Mir ist nicht ganz klar, was ich (in Bezug auf einen LC-Oszillator) unter Phasenbeziehung verstehen soll, dass die Verstärkung größer 1 sein muss, ist aber klar (sonst gäbe es ja keine Entdämpfung). Trotzdem muss es *einen Parameter des OpAmps geben, an dem man schon ungefähr abschätzen kann, ob er für die gesuchte Frequenz in etwa geeignet ist*. (ich tippe mal auf die Spannungsanstiegsrate, engl. slew rate) Die Beschaltung kann man ja notfalls optimieren.
eu schrieb: > Mir ist nicht ganz klar, was ich (in Bezug auf einen LC-Oszillator) > unter Phasenbeziehung verstehen soll, dass die Verstärkung größer 1 sein > muss, ist aber klar (sonst gäbe es ja keine Entdämpfung). Dein Frequenzbestimmendes Netzwerk macht eine Phasenverschiebung und dein Verstaerker (OP) macht eine Phasenverschiebung. Die Summe der beiden muss 2*Pi = 360 Grad oder Vielfache davon betragen. eu schrieb: > (ich tippe mal auf die Spannungsanstiegsrate, engl. slew rate) Tippen tut man beim Lotto. Solange der Verstaerker die Leistung dem Schwingkreis zufuehren die er als Verluste hat kann kann man damit einen Oszillator bauen.
Die Slew-Rate gibt dir lediglich Auskunft darüber wie schnell der Ausgang des OpAmps auf eine Änderung des/der Eingänge reagieren kann, d.h. bei einem Sinus mit 5V Amplitude und einer Frequenz von 100kHz ist das u=5V*sin(2*pi*100.000*t). Mathematisch ist die erste Ableitung maßgeblich für die Steigung, was angewandt gibt: u=5V*cos(2*pi*100.000*t)*2*pi*100.000. So, und wie man vllt. weiß ist die Steigung eines Sinus maximal beim Nulldurchgang, setzt du nun also für t = T (Periodendauer) ein, weißt du was dein OpAmp für eine Slew-rate bräuchte (meist angegeben in V/uS). Relevanter in deinem Fall dürfte eher das Gain-Bandwidth-Product sein, das aussagt, ab welcher Freuquenz am Eingang die Leerlaufverstärkung des OPA auf 1 fällt. Spät. ab da ist er nicht mehr zu gebrauchen als Verstärker. Genauere Erklärung folgt falls gewünscht ;) Was übrigens (denke ich) mit der Phasenverschiebung gemeint war: sämtliche Verdtärkerschaltungen funktionieren ja mitunter nur, da der invertierende Eingang das Signal um 180 grad verschiebt(AC) bzw. invertiert(DC). Hast du bei bspw. einem invertierendem Verstärker nun eine hohe kapazitive Last am Ausgang, so beeinflusst du die Phasenlage des Ausgangsignals gegenüber der des Eingangssignals, womit die Gegenkopplung dann eben nicht mehr so funktioniert wie eig. angedacht und die Verstärkerschaltung meist aufschwingt. Bin nur Student und noch viel lernen ich muss, wer Fehler findet mag mich bitte korrigieren :)
Wenn man nicht per Simulation den wichtigen Parameter des OpAmps fuer diesen Fall herausfinden kann, sollte man den Oszillator mit einem DIL8 OpAmp aufbauen und die Bauteile tauschen bis gut ist.
LC-Oszillatoren haben einen gewaltigen Nachteil: Die Spulen haben oft beachtliche Wicklungskapazitäten, die einen zusätzlichen Pfad für HF schaffen und parasitäte Schwingungen begünstigen, etwa so, wie Quarzfassungen mit großer Streukapazität. Deswegen funktioniern LC-Generatoren oft nur auf dem Papier, aber nicht in der Realität. Wesentlich zuverlässiger arbeiten da Wien-Robinson-Oszillatoren. >Bin nur Student und noch viel lernen ich muss, wer Fehler findet mag >mich bitte korrigieren :) Achso, wieder nur eine Hausaufgabe. Wie langweilig...
Markus Burger schrieb: > Spät. ab da ist er nicht mehr zu gebrauchen als > Verstärker. Das ist nicht ganz korrekt so. Er macht immer noch eine Impedanzwandlung von einem hochohmigen Eingang zu einem niederohmigen Ausgang. Also findet immer noch eine Leistungsverstaerkung statt. Wenn man nun den Schwingkreis anzapft und dort den Ausgang einspeist kommt durch dir Transformation des Kreises immer noch eine hoehere Spannung raus fuer den OP Eingang. Das ist jetzt zwar fuer den OP als verstaerkendes Element in einem LC-Oszillator kein praxisbezogener Einsatzfall. Auch Transistoren koennen in einer Oszillatorschaltung zum schwingen gebracht werden obwohl ihre Spannungsverstaerkung kleiner 1 ist. Beispiel Colpitsoszillator in Kollektorschaltung. Und die ist sehr haeufig eingesetzt. Auch liegt die maximale Schwingfrequenz von Transistoren ueber deren Transitfrequenz. Solang eine Impedanzwandlung vom aktiven Bauteil moeglich ist kann man den auch irgendwie zum Schwingen bekommen.
Hausaufgabi schrieb: > Achso, wieder nur eine Hausaufgabe. Wie langweilig... Ich bin nicht der Threadstarter, das ist keine Hausaufgabe von mir :) Hey Helmut, natürlich hast du da Recht :) Btw., ist meine letzte Mail eig. angekommen? =)
Markus Burger schrieb: > Btw., ist meine letzte Mail eig. angekommen? =) Wann hast du mir eine geschickt. Die letzte war letzten Sonntag.
Helmut Lenzen schrieb: > Markus Burger schrieb: >> Btw., ist meine letzte Mail eig. angekommen? =) > > Wann hast du mir eine geschickt. Die letzte war letzten Sonntag. Morgen! Die samt dem fertigen Schaltplan und der Frage bezügl. C-Programmierung, kann grad nicht sagen wann ich die geschickt habe...Ist vllt. ins Nirvana gewandert als ich noch Probleme mit meinem Internet hatte :/
Mikro Oschi schrieb: > zB einer Gluehlampe. Diese Frage hat mich auch schonmal umgetrieben. Beitrag "Ultrapure Sinus Wave Generator"
Markus Burger schrieb: > Die samt dem fertigen Schaltplan und der Frage bezügl. C-Programmierung, > kann grad nicht sagen wann ich die geschickt habe...Ist vllt. ins > Nirvana gewandert als ich noch Probleme mit meinem Internet hatte :/ Ne Markus die habe ich nicht bekommen. Bitte schick die nochmal, ist wahrscheinlich in den unendlichen Weiten des I-Net verloren gegangen.
>> zB einer Gluehlampe. >Diese Frage hat mich auch schonmal umgetrieben. Die Glühlampe zur Amplitudenstabilisierung taugt nur für hinreichend hohe Frequenzen, wegen der thermischen Zeitkonstante der Glühlampenwendel. 1kHz geht noch, aber darunter kann es eng werden.
Lampi schrieb: > Die Glühlampe zur Amplitudenstabilisierung taugt nur für hinreichend > hohe Frequenzen, wegen der thermischen Zeitkonstante der > Glühlampenwendel. 1kHz geht noch, aber darunter kann es eng werden. Auch die Amplitudenstabilisierung mittels FET und Gelichrichtung der erzeugten Wechselspannung taugt nicht fuer niederige Frequenzen. Das dauert dann ewig bis die Amplitude stabil ist. Besser man erzeugt zusaetzlich zur Sinusspannung noch eine Cosinusspannung. Mit hilfe dieser um 90 Grad versetzen Spannung bedient man ein Sample+Hold Stufe. So tasten man immer immer im Scheitelpunjkt des Sinus ab und erhaelt so direkt ohne Glaettungsfilter die Amplitude mit der man Regeln kann.
>Auch die Amplitudenstabilisierung mittels FET und Gelichrichtung der >erzeugten Wechselspannung taugt nicht fuer niederige Frequenzen. Das >dauert dann ewig bis die Amplitude stabil ist. Genau, sekundenlanges Geschaukel. Unangenehm, wenn man Boxen mit so einem Signal testen will... >Mit hilfe dieser um 90 Grad versetzen Spannung bedient man ein >Sample+Hold Stufe. So tasten man immer immer im Scheitelpunjkt des Sinus >ab und erhaelt so direkt ohne Glaettungsfilter die Amplitude mit der man >Regeln kann. Interessant. Hast du das schon mal so gemacht? Hast du einen Link zu einer Schaltung?
Lampi schrieb: >>> zB einer Gluehlampe. > >>Diese Frage hat mich auch schonmal umgetrieben. > > Die Glühlampe zur Amplitudenstabilisierung taugt nur für hinreichend > hohe Frequenzen, wegen der thermischen Zeitkonstante der > Glühlampenwendel. 1kHz geht noch, aber darunter kann es eng werden. Nun, sowas kann man gut bis herab zu 10Hz einsetzen. Da der TE ca. 1kHz möchte: Kann man mit Glühlampe machen. Ohne jegliche Probleme sogar mt 0815 Lämpchen.
Andrew Taylor schrieb: > Nun, sowas kann man gut bis herab zu 10Hz einsetzen. Hmm, 10Hz sind aber schon extrem wenig. Da sieht man die Glühlampe schon mit bloßem Auge flimmern. Selbst bei Netzfrequenz sind die 100Hz-Hellig- keitsschwankungen noch deutlich vorhanden, wenn auch nicht mehr mit dem Auge erkennbar. Man kann damit zwar einen Sinusoszillator aufbauen, aber wirklich verzerrungsarm ist der nicht. Helmut Lenzen schrieb: > Besser man erzeugt zusaetzlich zur Sinusspannung noch eine > Cosinusspannung. Mit hilfe dieser um 90 Grad versetzen Spannung > bedient man ein Sample+Hold Stufe. Wie erzeugst du das Cosinussignal? Mit einem Differenzierer bzw. Phasen- shieber? Wenn das Cosinussignal einigermaßen genau ist, könnte man die Amplitude auch durch Addition der Quadrate von Sinus und Cosinus gewin- nen (auch analog) und hätte die Amplitudeninformation somit zu jedem Zeitpunt (nicht nur einmal pro Periode) vorliegen. Damit wären noch niedrigere Frequenzen möglich. Ich meine, ich hätte so etwas auch schon irgendwo gesehen.
Yalu X. schrieb: > Wie erzeugst du das Cosinussignal? Mit einem Differenzierer bzw. Phasen- > shieber? Wenn das Cosinussignal einigermaßen genau ist, könnte man die > Amplitude auch durch Addition der Quadrate von Sinus und Cosinus gewin- > nen (auch analog) und hätte die Amplitudeninformation somit zu jedem > Zeitpunt (nicht nur einmal pro Periode) vorliegen. Damit wären noch > niedrigere Frequenzen möglich. Ich meine, ich hätte so etwas auch schon > irgendwo gesehen. Das Cosinussignal erzeugts du mit einem Integrator. Also ein Oszillator der aus zwei Integrierer besteht. Mit der Bildung der beiden Quadrate und der Wurzelbildung hast du recht das ist das 2. Verfahren. Allerding Schaltungsmässig aufwendiger wegen der beiden Quadrierer und der Wurzelbildung. Eine S&H Stufe ist das billiger herzustellen.
Ist es möglich einen LC oder LR Oszillator in Wien-Robinson-Brücke herzustellen? Wenn ja, wie sieht die Beschaltung aus?
Helmut Lenzen schrieb: > Besser man erzeugt > zusaetzlich zur Sinusspannung noch eine Cosinusspannung. Handelt es sich dabei nicht um einen Quadratur Oszillator?
Mathias schrieb: > Ist es möglich einen LC oder LR Oszillator in Wien-Robinson-Brücke > herzustellen? > Wenn ja, wie sieht die Beschaltung aus? Eigentlich besteht die Wien-Robinson-Brücke aus zwei RC-Gliedern. :-) Schaltungen findet man massenhaft im INet. Das Problem ist dabei die Amplitudenregelung, die je nach Schaltplan unterschiedlich gut geregelt ist. Passende Glühlampen findet man z.Z. in fast jedem Supermarkt. :-) Gruss Harald
Mathias schrieb: > Ist es möglich einen LC oder LR Oszillator in Wien-Robinson-Brücke > herzustellen? > Wenn ja, wie sieht die Beschaltung aus? Ein LC Oszillator ist kein Wien Robinson Generator. Theoretisch waere es moeglich einen LR Wien Generator zu bauen. Aber wozu? Die elektrischen Eigenschaften von Kondensatoren sind besser als die von Spulen. Und vor allen preiswerter und kleiner.
Carsten B. schrieb: > Handelt es sich dabei nicht um einen Quadratur Oszillator? Im prinzip Ja. Aber auch der erzeugt ja ein Sinus. Harald Wilhelms schrieb: > Passende Glühlampen findet man z.Z. in fast > jedem Supermarkt. :-) Wenn dir da die EU keinen Strich durch die Rechnung macht "Gluehlampenverbot" :=)
Helmut Lenzen schrieb: > Wenn dir da die EU keinen Strich durch die Rechnung macht > "Gluehlampenverbot" :=) Man arbeitet sich wohl recht langsam an die <=3W von Weihnachts- beleuchtungen heran. :-) Auf jeden Fall gilt da der alte Satz: "Denk daran: Schaff Vorrat an" Gruss Harald
Naja die Gluehlampen fuer die 100W,60W Wien-Robinson Generatoren gibt es ja nicht mehr :=) Zu spaet fuer die Leistungsoszillatoren.
Yalu X. schrieb: > Andrew Taylor schrieb: >> Nun, sowas kann man gut bis herab zu 10Hz einsetzen. > > Hmm, 10Hz sind aber schon extrem wenig. Nö. Geht sogar mit simpler Osram 6V 30mA bis 3Hz. 0.2% Verzerrung. Die Verzerrung wird bei höheren Frequenzen DEUTLICH kleiner, logisch. > Da sieht man die Glühlampe schon > mit bloßem Auge flimmern. Ebenfalls Nonsens. Kann es sein das Du keinerlei praktische Ahnung von dem hast was Du da redest?? Die Glühlampe wird stets in einem Bereich betrieben wo man sie mit bloßem Auge nicht mal dunkelrot leuchten sieht. Da sieht man nie was flimmern. > Selbst bei Netzfrequenz sind die 100Hz-Hellig- > keitsschwankungen noch deutlich vorhanden, wenn auch nicht mehr mit dem > Auge erkennbar. Man kann damit zwar einen Sinusoszillator aufbauen, aber > wirklich verzerrungsarm ist der nicht. Definiere was Du mit "wirklich Verzerrungsarm" meinst. 1%? 0.5% 0.1% ?? Ansonsten ist jegliche Äußerung/Diskussion über "wirklich verzerrungsrm" sinnfrei
Andrew Taylor schrieb: >> Hmm, 10Hz sind aber schon extrem wenig. > > Nö. Geht sogar mit simpler Osram 6V 30mA bis 3Hz. 0.2% Verzerrung. Wer weiß, was da geregelt hat? Bist du sicher, dass es wirklich die Glühlampe war? >> Da sieht man die Glühlampe schon >> mit bloßem Auge flimmern. > > Ebenfalls Nonsens. Meine Augen sind sicher nicht die allerbesten, aber ich sehe eine glühende Glühlampe bei 10 Hz flimmern. Und wenn die Lampe nicht glüht, weil sie mit geringerer Leistung betrieben wird, sehe ich das zwar nicht, aber die Temperatur- und damit die Widerstandsschwankungen sind trotzdem da, weil die Wärmekapazität der Lampe sich dabei nicht wesent- lich ändert. > Kann es sein das Du keinerlei praktische Ahnung von dem hast was Du da > redest?? Ich habe das jetzt einfach mal überlesen :-/ > Die Glühlampe wird stets in einem Bereich betrieben wo man sie mit > bloßem Auge nicht mal dunkelrot leuchten sieht. Bei welcher Temperatur (oder meinetwegen auch bei welcher Leistung) betreibst du die Lampe denn in deinem obigen Beispiel mit den 3 Hz? > Definiere was Du mit "wirklich Verzerrungsarm" meinst. > > 1%? 0.5% 0.1% ?? Ich frage mal anders herum: Was kann man mit einem Sinusoszillator mit 0,2% Großartiges anfangen? Für einen Prüfoszillator für Audio hätte man's schon gerne etwas besser, oder?
Yalu X. schrieb: > Andrew Taylor schrieb: >>> Hmm, 10Hz sind aber schon extrem wenig. >> >> Nö. Geht sogar mit simpler Osram 6V 30mA bis 3Hz. 0.2% Verzerrung. > > Wer weiß, was da geregelt hat? Bist du sicher, dass es wirklich die > Glühlampe war? da sind wir sicher. > >>> Da sieht man die Glühlampe schon >>> mit bloßem Auge flimmern. >> >> Ebenfalls Nonsens. > > Meine Augen sind sicher nicht die allerbesten, aber ich sehe eine > glühende Glühlampe bei 10 Hz flimmern. Und wenn die Lampe nicht glüht, > weil sie mit geringerer Leistung betrieben wird, sehe ich das zwar > nicht, aber die Temperatur- und damit die Widerstandsschwankungen sind > trotzdem da, weil die Wärmekapazität der Lampe sich dabei nicht wesent- > lich ändert. Wieder nonsens. Du faselst. Eben, weil Du keinen blassen Dunst von der Thematik hat. Relevant ist, das der Glühfaden thermisch isoliert ist. darum setzt man bie deratigen Oszillatoren Glühlampen mit Vakuum(= bessere isolation) ein. Und nicht Glühlampen mit Gasfüllung. > >> Kann es sein das Du keinerlei praktische Ahnung von dem hast was Du da >> redest?? > > Ich habe das jetzt einfach mal überlesen :-/ Schön. Ich habe das jetzt als "Beratungsresistenz bei Dir" gewertet. > >> Definiere was Du mit "wirklich Verzerrungsarm" meinst. >> >> 1%? 0.5% 0.1% ?? > > Ich frage mal anders herum: Was kann man mit einem Sinusoszillator mit > 0,2% Großartiges anfangen? Für einen Prüfoszillator für Audio hätte > man's schon gerne etwas besser, oder? 0.2% hörst Du schon nicht mehr. Nun, Audioszillatoren mit Gühlampenregelung kommen in den Bereich < 0,02 % - also Faktor 10, und noch besser. Wie gesagt, Du solltest mal dringend was dazulernen.
Andrew Taylor schrieb: > <vieles> > ... > Nun, Audioszillatoren mit Gühlampenregelung kommen in den Bereich < 0,02 > % - also Faktor 10, > > und noch besser. Eben. Aber eben nicht bei niedrigen Frequenzen. Das hast offensichtlich nicht einmal du hinbekommen: Andrew Taylor schrieb: > Nö. Geht sogar mit simpler Osram 6V 30mA bis 3Hz. 0.2% Verzerrung. Mann, Mann, mit dir ist aber auch wirklich nicht leicht zu diskutieren. Manchmal habe ich fast den Eindruck, dass du damals beim Rausschmiss eines gewissen "Exe" (der Name ist dir sicher noch bekannt) einen Teil seiner Gene übernommen hast und er jetzt sozusagen in dir weiterlebt ...
>Relevant ist, das der Glühfaden thermisch isoliert ist. darum setzt man >bie deratigen Oszillatoren Glühlampen mit Vakuum(= bessere isolation) >ein. So eine Glühlampe wäre prima, da müßte man nur einmal kurz den Strom einschalten und sie würde danach einfach weierleuchten... Nein, nein, Glühlampen haben eine thermische Zeitkonstante, die ihren Betrieb bei niedrigen Frequenzen unsinnig macht.
>Ich frage mal anders herum: Was kann man mit einem Sinusoszillator mit >0,2% Großartiges anfangen? Für einen Prüfoszillator für Audio hätte >man's schon gerne etwas besser, oder? Ja klar. Wie wir ja alle wissen, sind mit der Glühlampenregelung Klirrfaktoren bis weit unter 0,01% bei 1kHz erzielbar. Da ist 0,2% Klirrfaktor natürlich völlig unbefriedigend.
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