1KHz AC Referentie ontwerp perikelen :-)

Hi Blackdog,

Vraagje: Zou je voor C1 niet een beter type toepassen dan de N750 keramische plaat C (330pF) die er volgens de foto nu inzit?
blackdog

Honourable Member

Hi markce, :-)

Dat klopt die is N750, oorzaak is dat ik in mijn normale condensator bakjes geen type had met een lagere tempco.
Maar deze condensator doet maar heel weinig mee betreffende de frequentie stabiliteit.
Hij staat parallel aan 10nF en heeft ook nog eens een 270K weerstand in serie staan.
Verder is de temepratuur gevoeligheid van de 10nF condensatoren die polystyreen zijn zo rond de 100PPM/C
De weerstanden die ook de frequentie bepalen zijn 15PPM en dan hebben we nog de trimpot die maar een klein regelbereik heeft, maar ook mee doet.

Maar om je gelukkig te maken *grin* ben ik in een andere condensator bak gedoken en vond daar duizenden Philips Cer Ctjes met zwarte bovenzijde, allen onder de 56pF :-)
Nu heb ik ook nog een zak met Philips polystyreen en MKP typen en daar zat een 330pF bij, zie de plaatjes hieronder, happy?

http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-18.png


http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-19.png


Nu even een laptop installeren.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
HI,
Ja, happy.
Die is ook mechanisch stabieler.
blackdog

Honourable Member

Hi,

Even snel wat plaatjes, want ik ben knap gaar. :-)
Dus geen uitgebreide uitleg of metingen, dat komt morgen wel wanneer ik ga testen.

Het printje is klaar maar nog neit getest.
De opbouw is bijna zoals ik op het proefprintje heb laten zien.
Wat een beetje anders is, zijn de voedingspunten van de LH0002 IC's deze kon ik met de ontkoppel condensatoren in het IC voetje doorverbinden.
Dat scheelde twee rijen ruimte horizontaal op de print, vergelijk ze maar even.

Linksboven is weer de frequentie trimmer en rachtsonder is de trimpot voor het uitgangs niveau.

In het midden tussen de 470πF condensatoren zitten de voedings aansluitingen, de kleurren zeggen genoeg.

Onder het 8 pens IC zit de massa (plus ingangen van dit IC) en de 273K weerstand voor het injectie signaal.

En als laatste rechtsonder de twee aansluitingen van het uitgangs signaal.

De weerstand net boven het lampje steld grof het uitgangs signaal in, voro de eerste test is deze 820Ω

http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-20.png


De verplichte onderzijde, geen spaghetti en schoongeboend met een nagel boender en IPA :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-21.png


En zo komt het in het doosje als het geheel werkt, er is zichtbaar dat ik een beetje extra ruimte rechtboven heb gehouden i.v.m. de connector die daar zit.
Ik maak een labeltje voor op het deksel en maak twee gaatjes om deze module te kunen trimmen.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-22.png

Dan als laatst dit, ik wil jullie ook de drift laten zien van deze oscillatorals hij niet ge-synct is.
Voor mij is deze meting ook hoeveel sync signaal er nodig is, hoe minder drift van deze oscillator des te minder signaal ik hoed te te voeren.

Nu ben ik voor de snelle logweergave blij met de interface van de KeySight 34461A DMM's maar standaard is het natuurlijk geen hoge resolutie reciprocal frequentie counter.
Gertjan had mij wel wat software gegeven voor het uitlezen van mijn RacalDane counter, maar daar had ik nog geen tijd voor gehad dit uit te zoeken.

Dus heb ik uitgezocht of ik toch met hoge resolutie kan meten en hoe goed de DMM is.
Ik heb mijn Siglent funtie generator gelockt aan de Miedema referentie en de generator op 1KHz ingesteld.
De uitgang van de generator gaan dan naar de DMM en deze geeft de frequentie weer, maar dat is niet precies 1000Hz, het laatste digit zit er 5 lsb naast, wat ruim binnen de specs is.
Door het geheel een tijdje aan te laten staan, dus goed opgewarmd, heb ik de DMM "genuld" en toen in een zo hoog mogelijke resolutie de grafiek geschreven.

Bij dit uitproberen bleek de resolutie net iets minder dan 10πHz te zijn bij de te meten frequentie van dus 1000Hz.
De drift die je op onderstaande plaatje ziet is dus de drift van het xtal van de DMM en een beetje van de Miedema referentie gemeten over ruim 35 uur.

Deze resolutie en drift is meer dan voldoende om de drift van de oscillator die ik gebouwd heb te testen,
de resolutie van de meting is 10PPB en ik ben al heel blij als de oscillator binnen 10PPM/ blijft :-)
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-23.png


Genoeg voor vandaag, schiet er maar op!
Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha blackdog,

Ziet er netjes uit maar we zijn niet anders gewent van je :) ik weet niet of je lampje op de print rust?
Waar je op moet letten met zo'n lampje is dat het gevoelig is voor trilling dus ik monteerde of vrij of op een kussentje ander krijg je AM op je signaal en dat wil je niet.
En naarmate de vervorming laag is werkt het lampje ook niet zo goed meer maar dat ter zijde.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
benleentje

Golden Member

IK dacht dat het lampje erin zat vanwege de spannings afhankelijke weerstand?
Ha benleentje,

Volgens mij ook :D maar dan wil je nog niet dat er op dit onderdeel microfonie optreed dat zie je terug op de uitgang.
Een van de nadelen van het lampjes patent is de traagheid.
Dit is de reden dat er AM ontstaat soms niet van belang maar in het ontwerp van Bram zeker relevant.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Ik dacht dat het lampje samen met de ldr uit het eerste schema voor de amplitude regeling/feedback was? Kan iemand uitleggen waarom een spanningsafhankelijke weerstand hier gewenst is?
Ha Titatommeke,

Ik ben even terug gescrold maar dat lampje is een andere als waar ik het over heb samen met @benleentje.
Mijn opmerking ging over het lampje bij de oscillator maar.... deze heeft in principe de zelfde functie om de amplitude te begrenzen.
Als je bij een oscillator de amplitude niet begrenst dan loop het systeem vast en heb je een semi blokgolf aan de uitgang.
Dus wil je de rondgaande versterking op ≈ 1 X begrenzen.
In het geval van de lead/lag configuratie betekent dit dat de Opamp 3X moet versterken en zo lineair mogelijk.
De lineariteit is belangrijk voor de harmonische onderdrukking want een sinus op de scope wil nog niet zeggen dat de lineariteit in orde is dit meet je weer op een andere manier.
Als je amplituderegeling van een oscillator goed werkt komt er altijd een sinus uit een andere golfvorm is niet mogelijk lees in deze context voor sinus grondtoon.
Het lampje waar jij naar verwijst is om de amplitude aan de uitgang op een ingestelde waarde te waarborgen.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
Voor de amplitude stabilisatie. Die zorgt er voor dat er een mooie sinus uitkomt. Dat onderdeel is essentieel voor de goede werking. De schakeling is aangepast voor dat type lampje of ptc. Philips had ooit een afstembare Wienbrug oscillator bouwpakket met een 6V 50mA lampje. Maar die deed 0.1 procent thd tussen 20 en 20kHz niet te vergelijken met Bram's ontwerp! Edit zag dat Henk ook al wat input had gegeven...
blackdog

Honourable Member

Hi,

Ik heb een aardige koppijn, dus hou er een beetje rekening mee als ik niet al te duidelijk ben. 😀

Het lampje gedraagt zich als ptc, dus een weerstand met een positieve verandering als de temperatuur hoger word.
Een gewone ptc is te traag in deze toepassing.
Een lampje is een mooie toepassing voor deze schakeling.
Hoe goed het lampje werkt hangt ondermeer af van de uitgangsspanning van de Wienbrug en de thermische eigenschappen van het lampje.
Ik ken schakelingen die zelfs met drie lampjes werken en als ik het goed heb gebruikte HP een 110V lamp in hun eerste Wien generator die met buizen was uitgerust.

De opmerkingen van Henk zijn correct betreffende de negatieve eigenschappen van de lamp stabilisatie.
Tikken tegen het lampje geeft altijd amplitude veranderingen, dat is dus de door Henk genoemde AM modulatie.
Dit omdat de gloeidraad vervormt bij mechanische stress en hierdoor veranderd de weerstand van het lampje.

De schakeling werkte in een keer toen ik hem vanochtend aanzette.
Alleen de weerstand die in serie staat met de pometer voor het uitgangs niveau heb ik aangepast om metingen te kunnen doen rond de 3V RMS uitgangsspanning.

De regeling met het lampje is bij lange niet goed genoeg voor een AC referentie.
Dit was ook niet de bedoeling omdat ik het gedrag van de goed ken.

Er komt nog een schakeling achter deze Wienbrug die het niveau omhoog brengt naar 10V en dit samen met een regel circuit.
Dat regel circuit hoefd dan maar heel weinig bij te regelen omdat de basis al goed is.

En wat ik al eerder aangaf, als de Wienbrug een sync signaal krijgt verdwijnen bijna alle negatieve eigenschappen van de Wienbrug met lamp stabilisatie.


Later zal ik meerdere metingen laten zien betreffende de vervorming.
Zelfs heb ik een LM358 en een LT1013, nu niet direct snelle opamps.
De vervorming bij deze opamps zat toch nog beneden de 0,002%.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Electron920,Raaf12 & Blackdog,

Bedankt voor de voor mij nieuwe kennis. Vind dat wel een mooi gebruik van een lampje. Bij het verder zoeken erna kwam ik dit nog tegen:
https://www.analog.com/en/technical-articles/injection-lock-...lator.html
Dat is volgens mij vergelijkbaar met dit project.
Ben benieuwd wat nog gaat volgen :)
Ha Titatommeke,

Interessante info die kon ik nog niet ik gebruik zoals ik al zij injection lock maar dan op veel hogere frequenties 40GHz up of om mijn lasers optisch te synchroniseren.
Ik vroeg dus ook aan @blackdog of dit op zo'n lage frequentie wel werkt kennelijk wel.
Ik heb er nog niet goed naar kunnen kijken wat het vangbereik is en de amplitude die nodig is maar ja....
Er ontstaan altijd spurs je moet een tweetal fase door voordat je een stabiele injection lock heb, eerst krijg je frequentie pulling dan ben je nog niet stabiel maar daarna volgt de lock en neem je het signaal geheel over dus de gehele term aan de uitgang is afkomstig van je master oscillator behalve de fase deze blijft van je oscillator (lead/lag filter).
De lineariteit van dit RC netwerk is in beide situaties bepalend met en zonder lock om een schoon signaal uit een oscillator te halen is de lineariteit en de Q van je frequentie bepalende componenten van belang.

Ik vraag mij dus ook af of het lampje nog wel zin heeft de amplitude stabilisatie is volledig afkomstig van je master??? nog niet over na kunnen denken.
En dat lampje heeft nog wel meer nadelen in de tijd van Bill Hewlett was een vervorming met de buisjes van 0.01% superieur maar naarmate de vervorming lager wordt is de werking van het lampje niet zo goed meer en er ontstaat een soort zaagtandje.
En de lineariteit is ook niet zo goed maar met een vaste frequentie en optimalisatie is dat redelijk in de hand te houden.

Zoals @blackdog al opende er zijn meerdere wegen naar Rome en dus ook naar een stabiele frequentie met een gecontroleerde amplitude.
Ik gebruik een 10kHz kristal in een situatie en in een andere een RC oscillator met een step recovery diode om een lock te creëren je heb dan geen deler nodig.
Ik voer mijn 10MHz direct aan de RC kring met de step recovery diode om 1kHz te genereren.

Maar het is zeker interesant wat Bram doet dit is leerzaam en nog leuk ook :) Voor de amplitude regeling dat is de volgende fase waar Bram in terecht kom kan je ook weer verschillende kanten op.
Daar is de combinatie die jij bedoelde voor optische weerstand maar ook hier zijn verschillende mogelijkheden je kunt een FET coupler nemen deze zijn goed lineair maar dat is voor later.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi,


Even wat plaatjes zoals beloofd.
Deze keer niet met mijn Virtins software gemaakt (FFT) maar met ARTA.
Ik heb een update van het Virtins pakket gedaan en vergeten de config te saven voor ik het oude pakket de-installeerde,
ik lijk af en toe wel een beginner :-)

Maar goed, de ARTA plaatjes zien er goed genoeg uit voor de vergelijkende metingen betreffende de opamp typen.
Jullie zullen verstelt staan :-)
De plaatjes zijn klikbaar, de vervormings producten zijn gemeten bij ongeveer 2,7V uitgangsspanning,
behalve het onderstaande plaatje dat de vervormingsmeting is van mijn AP generator ingesteld op 1KHz en 1V uitgangsspnning.
Dat geeft aan dat ik bij 1V symetrisch aan de geluidskaart toegevoegd tot ongeveer -130dB diep kan meten.
Rechts van de 1KHZ paal zien jullie de 50Hz netfrequentie en zijn harmonische, na 250Hz verdwijnt het in de ruis van de geluidskaart.
De geluidskaart is de M-Audio AudioPhile 192 Pro.

http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/AP-Distortion-1V-klein.png


Dit is de vervorming van de mooie opamp OPA2140, die jullie van mij wel meer hebben zien langskomen.
Hou er rekening mee, dat dit bij symetrisch 2,7V is en de geluidskaart nu meer vervormd dan bij het 1V signaal uit de AP meetset.
Ik kan deze generator niet terug regelen naar ongeveer 1V uitgansspanning, daar het lampje dan niet goed meer zijn werk kan doen bij dit lage niveau.
De THD is hier 0,00065% en dat is ruim onder wat ik gesteld heb (beneden de 0,0015%) Er komt nog een trapje achter deze Wienbrug voor het 10V bereik en de extra filtering.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-OPA2140-01-klein.png

Dit is de oude audio opamp van Precision Monolithics (PMI) wie kent ze nog... opgekocht door Analog Devices. Weinig mis met de gemeten waarde.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-OP275-01-klein.png


De LM4561, is weinig mis mee, behalve dat het verbruik wat hoog is, kom ik morgen nog op terug.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-LM4561-01klein.png


De goede oude NE5532AN, ook niets mis mee, heeft een iets ander vervormings opbouw dan de LM4561.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-NE5532AN-01-klein.png


Dit is de TI TLE2072, zeg maar een opgevoerde TL072.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-TLE2072-01-klein.png


En dit is de TL072 zelf.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-TL072-01-klein.png


En hoe goed doet deze "niet zo goede" opamp het en dan heb ik het over de LM358 het is deze schakeling, dat bedoel ik nou, je staat er versteld van denk ik, minder dan 0,002% vervorming.
Dat kan dus alleen door de door mij gekozen schakeling opbouw met de twee buffers en de symetrische configuratie.
Ik moet er wel bij vertellen dat de LM358 het Wienbrug netwerk zwaar belast, ik kan met deze opamp de schakeling niet op 1000Hz afregelen, hij staat dan 1,4Hz te laag bij de maximale correctie van de potmeter.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-LM358-01-klein.png


Dat was het voor vandaag, morgen of vrijdag meer info over wat ik tegen kwam bij het testen, onder meer de verschillen in temperaturu gevoeligheid bij de verschillende opamps.
En dan nog dit, ik had bij de gebruikte software minder controle over de middeling, dus soms is de ruisband iets dikker,
dit is meestal niet het probleem van de opamp maar hoe snel ik na het starten van de meting is een screenshot heb gemaakt.

Shoot @ It!

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Mijn ervaring met de audiophile 192 is dat -3dB te hoog is.

De 3H vervorming is voor alle opamps ongeveer even hoog, behave de heel matige LM358.
blackdog

Honourable Member

Hi markce, :-)

Ik ken het gedrag van mijn geluidskaart nu wel een beetje na de vele metingen.
Ben alleen vergeten het plaatje te plaatsen van de generator in mijn AP bij het zelfde signaal niveau als mijn Wienbrug oscillator.

Als het meezit, kan ik vanavond het verschil laten zien tussen die twee generatoren.

Wat ik verder opvallend vond tijdens het testen van de stabiliteit, is het grote opwarm effect van de gebruikte opamp.
Ook is er een duidelijk verschil bij opamps met een Fet ingang of een bipolair type.
Dat houd in dat ik moet uitzoeken wat de beste mix is, dus stroomverbruik, vervorming en frequentie drift.
Daar er geen grote verschillen zijn tussen de goede opamps wat vervorming betreft, zal daar niet de nadruk op liggen.

Er komt nog een niveau regelaar achter de Wienbrug oscillator en een filterende versterkertrap.
Dit extra low pass filter zal als het goed is de vervorming nog lager maken.

Ik ben aan het zoeken naar een lowpass filter dat symmetrisch aan de ingang is, TI heeft dat ondermeer in zijn oude Windows software zitten.
Maar het een en ander is nogal onduidelijk, ik zal wat experimenten met een simpel filter moeten doen, om te zien of het zo is als ik het denk.
Dan kan ik van symmetrisch uit van de Wienbrug naar symmetrisch in van de versterker/filter trap.
Dit lost dan het commonmode probleem op die ook hier optreden en je direct ziet als stoorsignalen in de FFT.

Zie het maar dat je met een oude maar zeer goede Dynamische microfoon zoals de AKG D202 kleine signalen gaat opnemen.
Deze microfoon heeft een output niveau die aan de lage kant is en je hebt echt een zeer goede microfoontrap nodig met weinig ruis.
Verder natuurlijk ook een goede kabel die stil is en ook een goede commonmode onderdrukking heeft, ander hoor je nooit goed dat muizen scheetje :-)

Mooi, nu weer aan het werk.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Hee! die heb ik ook, de AKG202CS met DIN aansluiting, een erg goede mic met een dubbel hoge en lage tonen kapsel. Zat ook nog een potmeter op voor de bass cut-off. Die mic was ook regelmatig in gebruik te zien bij oa. Pink Floyd zaaloptredens. Later pikte Shure de markt in voor popmuziek microfoons.Tweedehands zijn die AKG's nog steeds goed verkoopbaar. Bij mij zat ie aangesloten op een Revox A77. Die heeft geen bijzondere pre-amp. Gewoon een paar ruisvrije BC109C transistors. Hele LP's zijn zo opgenomen oa. de Basement tapes van B. Dylan. Dat was de dure ReVox 2 sporen 38cm/sec versie met Dolby.
Hi,
LM358 is ongeschikt voor audio of low distortion oscillators door crossover probleem in de uitgangstrap.
Ik had in de plaatjes een groter (zichtbaar) verschil met de overige opamps verwacht. Met een andere schaal wordt het al wat duidelijker. 20dB per schaaldeel lijkt wel een beginnersfoutje, zal wel de haast zijn.
Ha markce,

Dat ben ik niet helemaal met je eens ik heb hier de LM358B en die is net zo goed als de LM4561.
Beide Opamps zijn bipolaire je ziet aan de plaatjes van @blackdog dat de Opamps met een FET aan de ingang minder kwadratische vervorming geven dus een veel kleinere tweede orde vervorming.

@blackdog,

Wat mij opgevallen is dat op de eerste foto van het meetset er zichtbare paaltjes zijn 50Hz, 100Hz en op de rest niet meer :S
Verder blijkt dat de reguliere opgave van vervormings-cijfers er niet veel toedoet een oscillator is bij uitstek een schakeling welke indien hij voldoet aan het Barkhausen criterium zal genereren en om deze reden niet in klasse A komt te staan als versterker.
De verschillen in vervorming kun je dan ook toe schrijven aan het fase gedrag wat een combinatie is van lead/lag filter versterker en terugkoppeling.
Het kan dus zomaar dat de impedantie keuze van de R,C combinatie van het filter verschilt van Opamp tot Opamp.
Maar ook het gedrag van de amplitude stabilisatie moet in ogenschouw genomen worden.

Ik vindt de resultaten van alle Opamps zeer goed is het mogelijk om iets dichter op het signaal te kijken i.v.m. de ruis in de zijband.
Misschien is hier meer te zien met betrekking tot de verschillen.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Morge Heren, :-)

Ik zal later vandaag nog wat plaatjes laten zien en opmerkingen laten horen,
zoals waarom ik denk dat ik van die goede resultaten krijg met zelfs een LM358...

Nu eerst even een klant in nood helpen, voor de plak kaas op mijn brood...

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
blackdog

Honourable Member

Hi,

markce
Misschien kan je jezelf beter verwonderen over de resultaten die behaald worden met deze schakeling i.p.v. je druk te maken over de gekozen schaal...
Hoe kan het nu dat met een nogal oude opamp als de LM358 bij 1KHz mogelijk is een Wienbrug te bouwen die minder dan 0,002% THD heeft.


Wat zij nu de opvallende verschillen tussen de metingen van de opamps.
Laten we bij het eerste plaatje van 24 oktober beginnen.

Deze meting is gedaan bij 1V RMS Symetrisch uit van de AP generator en de Symetrische geluidskaart ingang.
Dit meting geeft drie dingen aan, als eerste dat dit 1V niveau ongeveer het beste niveau is voor het grootste dynamisch bereik van de geluidskaart.
De meting bij 2,7V uit de genrator van de AP, bij het niveau dat ongeveer uit mijn Wienbrug oscillator komt, laat ik later vandaag zien.

Bij het zorgvuldig kiezen van het uitgangs niveau van mijn Audio Precision generator die je op dat plaatje ziet,
kwam ik op dit vervormings niveau: 0,000084% wat minder dan 1PPM is.
En ik heb geen idee wat dominant is bij deze meting, de geluidskaart of de generator van de AP of beide.

Het tweede wat zichtbaar is bij deze meting, zijn de stoorsignalen van de netfrequentie.
Deze signalen kunnen ook extern instralen op de AP, daar er behalve een grote dubbelzijdige print en geen uitgebreide afscherming in dit apparaat zitten.
Bij diepe metingen is mij al eens opgevallen dat ik geen storende apparaten direct boven of onder de AP moet plaatsen.
Denk nu niet dat de AP slecht is, als deze stoorsignalen zitten ver onder de specificaties.

En dan het derde punt dat zichtbaar is, Henk tipte dat al even aan, kijk naar de voet van het FFT plaatje van de AP generator deze is duidelijk smaller dan van de andere testen.
Vooral de LM358 heeft een bredere voet.
Ik wacht nog even de metingen af die ik ga doen bij het 1V signaal niveau voor ik hier verder over ga.

Maar waar ik wel aan denk is dit, de genrator is de AP is met grote waarschijnlijkheid opgebouwd als een dual/triple DAC gecontroleerde State variable filter met feedback om dit filter te laten oscileren. (hang mij hier niet aan op, te weinig nog van uitgezocht)
Deze opset heeft andere eigenschappen dan mijn schakeling.


Dan komen we nu bij het punt waar markce het even over had, b.v. LM358 die niet geschikt zou zijn voor een "Low Distortion Oscillator"
Wil je nu zeggen dat ik lieg met mijn metingen, dat de 0,0017% THD niet kan kloppen?

Ik denk dat het goed is dat ik nog een keer uitleg waarom je bijna iedere opamp in deze schakeling bij 1KHZ frequentie kan plaatsen en dat de THD beneden de 0,002% blijft.

Laten we het even hebben over het punt dat markce aanhaald, de cross over vervorming van de LM358.
Wanneer ga je hier nu echt last van krijgen... bij gebruik op een frequentie waar nog weinig loopgain over is.
De loopgain bepaald voor een groot deel de vervorming die je meet aan de uitgang van de opamp.
Een van de eigenschappen van de NE5534 en de NE5532 IC dat ze zo goed zijn is, is ondermeer dat de loopgain tot ongeveer 10Khz recht is.
Kijk maar in de datasheets van deze IC's bij de plaatjes die gaan over de gain van het IC.

Maar laten we weer naar de schakeling gaan die ik gebruik.
Want die haald zo veel mogelijk performance uit de gebruikte opamps, dus zelfs uit de LM358 :-)

De volgende eigenschap die de performance bepaald van een opamp is, de belasting zowel de reële als ook de irreële belasting en ik heb het hier dan over de capacitieve belasting aan de opamp uitgang.
Veel fabrikanten specificeren hun loopgain en phase margin bij een bepaalde capacitieve belasting en waarden van de feedback weerstanden.
Kijk nu eens naar mijn schakeling, wat ziet b.v. de LM358 als belasting aan zijn uitgang? NIETS!
Dis is natuurlijk een beetje gechargeert, er zijn altijd paracitaire capaciteiten aanwezig van de print en LH0002 en de bias stromen van de LH0002.
Maar deze vallen in het niet t.o.v. een normale schakeling opbouw.
De LM358 of welke opamp dan ook in deze schakeling ziet dus geen belasting, zelfs niet de feedback onderdelen zoals hier de Wien componenten.

Als je een keer zou spelen met een verstekertrapje met een LM358 en de weerstanden die de versterking bepalen
aan de lage kant kies bij een gain van 10x dan zie je zeker cross over vervorming in het hogere audio gebied.

Nog en tip voor als je de maximale performance uit een opamp willt halen, pas dan waar het kan, een inverterende schakeling toe.
Dit voorkomt ingangs commonmode vervorming van de opamp, er is in mijn schakeling geen signaal aanwezig op de + en de - ingangen van de twee opamps.
De tegenkoppeling van de opamps zorgen er voor dat de -ingang op het niveau komt dat de +ingang heeft en dat is hier "0V" omdat de +ingangen aan "0" hangen.
Bij een "normale" Wienbrug is er 1 tot ongeveer 3V RMS aanwezig op de opamp ingangen.
Afhankelijk van het soort opamp en opbouw genereerd dit dus vervorming, sterk afhankelijk van de impedantie die de opamp ingangen ziet, vooral bij opamps met Fet ingangen.
Hoe hoger in impedantie hoe meer vervorming, maar daar er in deze schakeling geen "spannings verandering" aanwezig is, hebben we hier dus geen last van.

En als laatste wordt het signaal symetrisch afgenomen, eventuele stoorsignalen aanwezig in massa verbindingen door b.v. ontkoppel condensatoren worden op deze manier niet gesommeerd met het uitgangs signaal.

OK,
Zou ik er nu aan denken een LM358 in dit soort schakeling op te nemen? natuurlijk niet!.
Ik laat zien hoe je met extra aandacht en componenten, hier een snelle IC buffer en een symetrische opbouw, zeer goede specificaties mogelijk zijn zelfs met een LM358.
Als je geld uitgeeft voor twee IC buffers dan ga je niet besparen door een LM358 te gebruiken als een NE5532AN maar heel weinig meer kost.

DE schakeling voldoet nu al ruim aan de eisen die ik in het begin stelde,
ik ga hem ook niet verder meer aanpassen om hem nog minder te laten vervormen.
Er komen nog twee trapjes achter die ook zullen vervormen en filteren, we zullen zien waar we dan op uitkomen, als het uiteindelijk maar kleiner is dan een THD van 0,001%

Om de frequentiedrift zo klein mogelijk te houden omdat ik dan ook zo min mogelijk sync signaal nodig heb,
zal ik ook de dissipatie van het geheel in het doosje moeten beperken.
Dat houd in dat ik een uitgangs signaal zal moeten kiezen zoals b.v. 2,5V RMS en dan de voeding van de schakeling zo laag te maken dat dit zonder aantasting van de vervormings eigenschappen , het opgenomen vermogen zo laag mogelijk is.
Ik heb bij een aantal testen al een klein koelplaatje op de opamp geplakt en dat maakte de temperatuur drift al lager.

Als je kijkt naar de capaciteiten van de Wien componenten en de capaciteiten van de gebruikte opamps zoals de OPA2140 die ik waarschijnlijk ga gebruiken (rond de 10pF) dan is deze capaciteit 0,1% van de waarde van de Wienbrug componenten.
Waarom staat deze opamp dan toch hoog op mijn lijstje, omdat het verbruik van dit IC laag is en ook de vervormingsproducten en ruisgedrag goed is.

Een andere verbetering is ondermeer mogelijk bij het parallel deel van de Wienbrug de condensator, door deze 2x zo groot te nemen en de weerstand 2x kleiner, of de impedantie van alle Wien componenten 4x zo laag te nemen.
Dat bengt ook de ruis omlaag en komt dan waarschijnlijk meer in de buurt van de AP generator ruis.

Nu naar huis, dit was een hele lange "type" lunch. :-)

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ok, wat uitleg bij mijn opmerking over de LM358/324.
Hieronder het schema van dit IC. De eindtrap staat in klasse B, zonder bias. Dit geeft een foutsignaal van 1.4V max op nuldoorgang bij symmetrische voeding.



Openloop gain gaat hier weinig helpen. Die is bij 1kHz maar 60dB en voor hogere frequenties nog minder.



Zonder speciale maatregelen geeft dit minstens 1.4/1000= 0.14% vervorming. Zie onderstaande grafiek.



Deze vervorming is op te lossen door de LM358 in klasse A te gebruiken, een pull-up weerstand en minder belasten (en dan moet de voeding ook nog schoon zijn).

In schema van Blackdog zag ik dit niet terug, vandaar de opmerking over Het lage vervormingscijfer.

Bij eigen metingen bleek het verschil tussen goede opamps maar een factor 3. Als je wilt meten om de beste te kiezen zou ik een fijnere schaal dan 20dB gebruiken.
Ha markce,

Ik denk dat @blackdog druk aan het meten is die horen we straks :)
Jou punt is duidelijk was voor mij al duidelijk maar.... een oscillator is iets anders als een versterker dat moeten we niet uit het oog verliezen.

Een versterker is per definitie een vermenigvuldiger een oscillator is een bron.
Buiten het feit dat een versterker een negatieve feedback heeft en een oscillator een positieve is er iets anders het proces is onafhankelijk van de ingang het enige wat van belang is zijn de oscillator poolen (het zijn eigenlijk geen poolen) belangrijk is de fase.
Wat zie je nu niet terug in een grafiek dat is de fase vervorming tijdens cross over.
De vervorming cijfers zoals deze weergegeven worden daar heb je niets aan een versterker met een vervorming van 0.1% kan met de juiste dimensionering als oscillator best uitkomen op 0.0001% het belangrijkste in deze is hoe lineair U/T het signaal opgewekt wordt.

De keuze van het RC netwerk de impedantie en de fase lineariteit/spanning zijn uitermate belangrijk.
Bijna altijd zie je in beide armen dezelfde waarde dat is maar zelden correct uiteraard moet de Fo gelijk zijn maar de impedantie is zeker niet gelijk.

Dan de amplitude regeling wat je wil is dat je oscillator op je Fo een constante spanning af geeft niet in de eerste plaats voor de amplitude in absolute zin maar om er voor te zorgen dat de sinus golfvorm gewaarborgd blijft.
En daar gaat het bij alle oscillatoren fout dat is niet anders willen want een ideaal filter bestaat niet er zullen altijd gebieden zijn waar de fase van je filter afwijkt en dan is je sinus vervormt ook al zie je dit niet op een scope.

Als ik een oscillator ontwerp zeg op 4GHz dan knip ik de loop open en kan op die manier de transmissie weg sweepen en de respons amplitude en fase meten.
Dit kan @blackdog ook doen dan zie je de spurious response van je keten.

Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.
blackdog

Honourable Member

Hi,


Hierbij wat plaatjes van de metingen die ik vandaag gedaan heb en die zijn knap lastig door het lage niveau waarop gemeten werd.
Eerst weer een referentie plaatje van een meting van de Audio Precision generator uitgang, niveau 1VRMS.
Deze keer op een hoge resolutie gemeten en gemiddeldde tweede en de derde harmonische zijn beide bija even grooten er is nog net wat residu te zien van de 5KHz harmonische.
Hoger is er niets te zien als ik de sample frequentie hoger maak, dus hier heb ik voor 11Khz sample frequentie gekozen zodat ik noog net goed 5KHz kan zien.
Vergeet de cursor die er in staat, kijk naar de rode text linksonder in het plaatje 0,000088% THD :-)
Kijk ook naar de breedte van de voet rond het 1KHz signaal, met mijn "eenvoudige Wienbrug" kan ik niet zo'n schoon signaal maken :-)
De plaatjes zijn klikbaar voor de grote versie.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Audio-Precision-Gen-!KHz-1VRMS-klein.png


Dit is de Wienbrug met een NE5532AN IC zelfde in stelling en iets minder gemiddeld, maar het gaat om het residu dat deze generator levert.
Nu is er ook gemeten bij 1V RMS, omdat ik met 1-Watt Metaalfilm weerstanden een 3:1 deler gemaakt heb zodat ik nu het zelfde niveau aan de meetkaart kan aanbieden.
De tweede harmonische is zelfs wat lager dan de AP generator maarde derde harmonische is duidelijk sterker aanwezig.
Er zijn ook nog wat andere "paaltjes" zichtbaar, dat komt omdat dit een meting is met het sync signaal, en dat is niet helemaal schoon, het komt uit de Siglent functie generator en die is niet helemaal schoon
en er is een beetje commonmode aanwezig.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-1VRMS-NE5532AN-02-klein.png


Dit is het zelfde IC alleen iets meer ingezoomd zodat nu goed zichtbaar is dat de stoorsignalen rond de voet van de 1KHz paal weg zijn, de rede is dat hier geen sync signaal is toegevoerd.
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Wien-1KHz-1VMS-High-Res-NE5532AN-04-No-Injection-klein.png

Ik heb meerdere IC's weer gemeten nu met 1V naar de meetkaart, en de verschillen zijn klein, de rede dat ik toch al deze metingen doe is, omdat ik leuk vind dit soort dingen uit te zoeken.
Verder zit ik allang ver voorbij het THD niveau van wat ik nodig heb, nogmaals ik ben hier niet de best mogelijk 1KHz bron te maken.

markce
Ik ken de truc met de belastingweerstand aan de uitgang van de LM358 of andere opamps die een bepaalde interne opbouw hebben.
Maar heb je gelezen wat de reden zijn, dat zelfs met een LM358 lage vervormings cijfers mogelijk zijn in een Wienbrug?


Dit is de meetsetup, op het printje zit nu een ongekoelde NE5532AN in, en op het dekseltje staat een OPA2140 met een koelplaatje.
Op beide LH0002 IC's zit ook een koelplaatje gelijmd, mijn lijm is zo snel droog dat het mij bijna nooit lukt het koelplaatje helemaal recht te plakken. :-)
De koelplaatjes maken de energie die wordt opgenomen natuurlijk niet minder, maar de piek temperatuur wordt hierdoor rond deze IC's wel lager.

De zwart en lila draadjes boven net boven het doosje zijn hier doorverbonden dat is de sync ingang.
Alle metingen zijn gedaan met batterijvoeding zoals hier zichtbaar is.
Op het dekseltje heb ik aangegeven wat de frequentie en de amplitude potmeters zijn, dit is niet omdat ik de positie niet op de print weet,
maar omdat ik al een paar keer het dekseltje verkeerd om geplaatst had en er dan weinig valt te trimmen...

De weerstanden die aan de connector gesoldeerd zitten zijn dus 1-Watt en geven bij 3V RMS een 1VRMS uitgangsspanning.
Onder de rubber mat ligt een aluminium plaat die voor wat statische afscherming zorgt, de impedantie de de geluidskaart ziet is ongeveer 600Ω.
Deze waarde heb ik zo gekozen dat het aan de lage kant is, maar dat ik ook weer niet problemen krijg met vervorming in de weerstanden door de stromen die hier lopen
en de stroom die de Wienbrug moet leveren, afwegingen, afwegingen, afwegingen, houd het dan nooit op *grin*
http://www.bramcam.nl/NA/NA-1KHz-Ref/Master-Wien-V2-24.png


Dan nog dit, Henk vroeg er om of maakte een opmerking over de montage van het lampje, dit zit strak tegen de print aan maar niet met een draadje tegen de print vast gezet.
Het oppikken van trillingen is bij deze montage pakt samen met het type lampje goed uit.
Ik moet echt flink tikken op het kastje om uitgangs amplitude variaties te zien als de Wienbrug niet ge-synct is.
Als ik het niet zie, betekend het natuurlijk niet dat het er helemaal niet is, trillingen kunnen altijd kleine AM en FM modulatie geven, vooral zonder het sync signaal.

Ik laat het hier nu bij, alleen nog wat temperatuur drift metingen doen zonde rsync signaal en dan kiezen tussen de NE5532AN of de OPA2140.
Dan nog dit, de LH0002 is nog wel via ebay te koop, maar iedere snelle buffer is hier bruikbaar als je wat de opamp betreft niet sneller gaat dan de NE5532AN, LM4561, OP2140 enz.
Zeg dat je beneden de 50V/µSec blijft, anders knibbel je te veel van de fase ruimte van de gebruikte opamp af en kan er verslechtering van de eigenschappen optreden en
op het laatst generatie verschijnselen.

Ik heb hier een flinke bak met allerlij buffers zoals deze, HOS100, LH0033, ADEL2020, BUF634, LT1010 EL2003, en deze type nummer genven mijn leeftijd aan...
De LT1010 zou je moeten testen als je een wat snellere opamp zou gebruiken dan zeg de NE5532AN, omdat de LT1010 niet zo snel is al een LH0002 en dus meer de fase ruimte aantast.
Zelfs de OPA634 wordt al als Obsolete aangegeven bij Mouser... de ADEL2020 is nog wel te koop.
Nog een mogelijkheid is b.v. een AD811 als buffer te gebruiken maar die is wat aan de prijzige kant.

Ik zou zeggen, ga lekker experimenteren als je deze schakeling nog verder wilt opvoeren, jullie feestje :-)

Schiet er maar weer op, ik ga over de andere onderdelen nadenken zoals de extra filtering en de amplitude regeling.

Groet,
Bram
Waarheden zijn "Illusies waarvan men vergeten is dat het illusies zijn"
Ha blackdog,

Mooi resultaat en een stabiele opbouw hetgeen belangrijk is.
En belangrijker je doelstelling is bereikt.
Zoals je in de opening al aangaf er zijn meerdere wegen open het gaat om het resultaat.
Ik volg het draadje verder op naar de filtering/regeling ;)


Groet,
Henk.
Everything should be as simple as possible, but not simpler.