Low-distortion Audio-range Oscillator van AliExpress

flash2b

Golden Member

Na het succes met een andere bouwkit van AliExpress heb ik deze Low-distortion Audio-range Oscillator gekocht. Deze keer alleen de PCB omdat ik alle onderdelen al op voorraad had. Alleen de JFet 2SK30A heb ik vervangen voor 2N5485 (andere pinout) en de dioden 1S1588 voor 1N4148 exemplaren.

Het schema is als volgt (op de PCB zitten 2 paar 33µ condensatoren, een extra diode over de -15/15V en voor R3 heb ik 150K genomen):
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/low-distortion%20audio%20oscillator%20-%20schematic2.png

R6 en R7 bestaan uit een serie schakeling van een 3K3 weerstand en een 100Ω potmeter. Met de door mij gebruikte condensatoren C1 en C2 resulteerde dit in een sinus van 945Hz met de potmeter op max. Door elk bij R6 én R7 een weerstand van 68K parallel te solderen en dus effectief de waarde te verlagen naar 3K147 kon en bij mij in het midden van het regelbereik precies 1000Hz worden opgewekt.

https://www.uploadarchief.net:443/files/download/ldo%20-%203k147%20-%201000hz.png

Het gebouwde printje ziet er zo uit:
https://www.uploadarchief.net:443/files/download/20211201_160303sm.jpg

Ik heb al met de FFT functie van mijn scope zitten te spelen om te zien of ik de vervorming kan meten. Daar kan ik uit opmaken dat 1KHz dominant is maar de resolutie is niet erg hoog.

Mijn vraag is hoe ik de vervorming kan meten en ook of iemand het schema een beetje kan toelichten en vertellen welke topologie het is. Ik snap dat de TL071 (blauw) de amplitude stabilisatie doet.

Ik ben content met deze schakeling en ook kwa amplitude output van 21Vpp of 7,481 Vrms.

RAAF12

Golden Member

Je bouwt een passief dubbel T netwerk die filtert de 1000Hz eruit wat je overhoud is de resterende vervorming. En die kan je meten en op de scope kan je zien welke harmonischen je hebt. Meldt de Chinees ook hoe laag de vervorming is?

flash2b

Golden Member

Specs volgens mijn Chinees:

  • Low distortion coefficient of the sinusoidal oscillator circuit board, oscillation frequency: 1KHz, low distortion, distortion factor 0.0064% (- 124dB)
  • Can be used for harmonic distortion test, level test, renewable power, etc.
  • Power Supply: ±15V ; 30mA
  • Output Voltage: >7V
  • PCB Size: 90mm x 49mm

Die zwarte rondjes in het schema bij de opamps zijn meetpunten, maar ik weet niet waar deze schakeling in vol ornaat is beschreven.

Edit: Ik heb de nummering van de zwarte rondje leesbaar in het plaatje gemaakt (1..14), refresh je browser als je ze niet ziet.

RAAF12

Golden Member

Deze heeft een extra transistor en 4 opamps en een FET
https://www.eevblog.com/forum/testgear/looking-for-ultra-low-distortio…

De afregeling is vrij kritisch ivm met temperatuurwisseling in de ruimte.
We zoeken verder naar het schema....

Ook met FET maar anders...
https://www.analog.com/en/technical-articles/low-distortion-sine-wave-…

settling time of the LTC1968, which is typically around 1 millisecond

het betere werk....

[Bericht gewijzigd door RAAF12 op 1 december 2021 17:31:18 (11%)]

Ik gebruik de audioTester V 3.0 Shareware-Version.
De audio card input wordt gebruikt, wel even de amplitude aanpassen voor het beste resultaat. 2-D FFT werkt prima bij mij, maar is afhankelijk van de ruis in de PC laptop. Dit geeft max 16 bits resolutie ( -96 dB )

Guus@Sint-Michielsgestel
Frederick E. Terman

Honourable Member

distortion factor 0.0064% (- 124dB)

Die Chinezen schrijven ook zómaar wat. Ze moeten toch begrijpen dat iedere techneut dat narekent? 0,0064 % is in DIT universum gewoon −84 dB.

Het spectrumplaatje op hun eigen site geeft trouwens weer andere waarden.

Maar de oscillator is niet slecht.
De naam staat onder het schema: het is een 'State variable sine wave oscillator'.
De clou is de twee integrators achter elkaar (groen). Die geven, op de ontwerpfrequentie, elk 90 graden fasedraaiing; samen 180 graden. De inverter (rood) zet dat weer op de kop, waardoor je positieve terugkoppeling hebt, en de boel gaat aan de haal.
De amplituderegeling had je al gevonden.

Keramisch, kalibratie, parasitair: woordenlijst.org
flash2b

Golden Member

Spectrum plaatje volgens de Chinees:

https://ae01.alicdn.com/kf/He4c3d47db3084fdc8a969ce6054bdacbc.jpg

Ha flash2b,

Ik zal eerst het schema van je uitprinten, heb je dat zlf getekend complimenten :)

De oscillator is gebaseerd op een state variable oscillator dat zijn de twee groenen.
De complexiteit zit hem in de regelversterker en de feed back.
De versterking rond de feedback lus zal altijd een versterking-bandbreedte product,
vertegenwoordigen ( Unity gain ) van 1 op een bepaalde frequentie .

En daarom..... tenzij we perfecte integrators en inverters hebben,
zal de faseverschuiving de feedback niet nauwkeurig nul in fase maken op die frequentie.
De amplituderegeling is daarom nodig om de fase te veranderen in plaats van de versterking.
Om dit te bereiken hebben we een variabel feedbackniveau nodig,
van de uitgang van de eerste integrator, waar een faseverschuiving van 90 graden is dit is de paarse Op amp.
In de blauwe OP amp wordt de amplitude D.C. gemeten en,
de F.E.T. wordt als regelbare weerstand gebruikt....

Indien je nog een uitgebreidere beschrijving wenst dan na het eten :P

PS: In dit model zijn wel enkele verbeteringen / uitbereidingen mogelijk m.b.t. de temperatuur stabiliteit.
En zo'n state variabele is redelijk gemakkelijk te tunen !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
flash2b

Golden Member

@Frederick E. Terman en @electron920

Bedankt voor de naam "State Variable Oscillator"

Deze komen in de buurt bij het schema:
http://www.seekic.com/circuit_diagram/Signal_Processing/Oscillator_Cir…
http://www.seekic.com/circuit_diagram/Signal_Processing/Oscillator_Cir…

en een link naar het super leerzame Elliot Sound Products:
https://sound-au.com/articles/sinewave.htm#s51

RAAF12

Golden Member

Op 1 december 2021 17:23:57 schreef electron920:
PS: In dit model zijn wel enkele verbeteringen / uitbereidingen mogelijk m.b.t. de temperatuur stabiliteit.
En zo'n state variabele is redelijk gemakkelijk te tunen !

Temperatuur hoger dan gaat de amplitude lager. Mja de ideale wereld bestaat niet. Streven naar het best haalbare.....
Kan ook nog, een andere FET erin prikken om de vervorming te verminderen.

flash2b

Golden Member

De integrator frequentie (2 opamps (groen)) is https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/418dab61cc33ae5c2a32a9e9b7918d911a9f60cf

Bij (volgens het schema) van een R=3K4 en C=0,047µ is de frequentie dus 996 Hz met potmeter op max en 1010Hz met potmeter in midden.

De inverterende opamp (rood) is https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/4003a25bb9ce175b9e5597c20c0a76706f116fba

Bij (volgens het schema) van een R1=3K3 en R2=3K3 dat dus -1.

Enige wat ik nog niet snap zijn de functie van R3 en R10 in het schema. R10 beïnvloed kennelijk de frequentie t.o.v. de DC waarde van de amplitude regeling of is het net andersom dat de frequentie de amplitude regeling beïnvloed ?

Hier nog een link naar een 1kHz osc met -140dB

Volgens mijn browser is dat een onveilige link en mag het pdf dus niet downloaden.

Op 1 december 2021 19:34:46 schreef RAAF12:
[...]

Temperatuur hoger dan gaat de amplitude lager. Mja de ideale wereld bestaat niet. Streven naar het best haalbare.....
Kan ook nog, een andere FET erin prikken om de vervorming te verminderen.

Of die verhoogd juist. Hangt af van de karakeristiek van de FET. Een J310 bijvoorbeeld gaat rond de -3 volt op de gate ineens enorm steil omhoog waar een BF256 al vlakker verloopt en de 2N3821 nog heel anders.

Waar het moederbord het meeste rookt, loopt ook de meeste stroom!

Op 2 december 2021 00:10:36 schreef benleentje:
[...]Volgens mijn browser is dat een onveilige link en mag het pdf dus niet downloaden.

Hier geen probleem. Linkje via CO voor je gemaakt.

Waar het moederbord het meeste rookt, loopt ook de meeste stroom!
flash2b

Golden Member

Op 2 december 2021 01:36:06 schreef harry64:
[...]
Of die verhoogd juist. Hangt af van de karakteristiek van de FET. Een J310 bijvoorbeeld gaat rond de -3 volt op de gate ineens enorm steil omhoog waar een BF256 al vlakker verloopt en de 2N3821 nog heel anders.
[bijlage]

In het schema staat een 2SK30A waarvan de vervanger vaak de 2N5457 wordt genoemd.

Omdat ik beide niet op voorraad had heb ik deze vervangen voor een 2N5485. Zie ook dit waar ik andere Europese types noem die minder geschikt zijn.

Ha flash2b,

Je laatste vraag m.b.t. de weerstanden R3 is de start up deze beïnvloed de signaal amplitude,
immers het is een positieve feedback in de eerste integrator !
De weerstand R10 levert het signaal aan de detector voor de automatische versterking regeling.
Die laatste behoeft nog enige uitleg wat je daar doet is de D.C. spanning van de uitgang,
vergelijken met een aantal perioden de tijd wordt bepaald door de R,C constante !

Groet,
Henk.

Everything should be as simple as possible, but not simpler.
flash2b

Golden Member

Dank je wel Henk voor je toelichting.

De detector (TL071) wordt dus gevoed met een combinatie van DC waarde én het signaal. Die TL071 is geschakeld als low pass filter als ik het goed heb.