2017年7月12日水曜日

ウィーンブリッジ回路で正弦波発振器をつくる

5V単電源から仮想GNDを作る前提で実験してみた。OPAMPは低電圧で動作するフルスイングのNJM2732を使用した。

シミュレーション回路図

過渡解析

Cf=C1=C2、Rf=R4=R5とすると、発振周波数は

1 / (2 * π * Cf * Rf)

Rf = 1kΩのとき 1 / (2 * π * 0.47uF * 1k) ≒ 338.8Hz
Rf = 5kΩのとき 1 / (2 * π * 0.47uF * 5k) ≒ 67.76Hz
Rf = 10kΩのとき 1 / (2 * π * 0.47uF * 10k) ≒ 33.88Hz

ブレッドボード配線図


シミレーション回路図のRfには10kΩ/Aの二連可変抵抗を使った。

発振条件は利得が約3倍のときで、

1 + (R3 / R1) ≒ 3

となるように調整しやすくするために、R1は2.2kΩのRと5kΩのトリムPOTを直列にした。

発振周波数を決める10kΩの2連POTを回しながら測定してみた。

電源電圧: +2.50V / -2.50V
5kΩトリム: 2.68kΩ

2連POT左いっぱい

周波数:34.97Hz
Vp-p: 2.300V
Vrms: 811.8mV

100Hzに調整

周波数:100.3Hz
Vp-p: 1.920V
Vrms: 671.5mV

発振ギリギリ

右に回しすぎると発振しなくなるので、ギリギリ発振するあたり。

周波数:188.1Hz
Vp-p: 1.380V
Vrms: 474.6mV

WaveSpectraで歪率を見る。

THD: 0.41020%
THD+N: 1.12542%

歪率は1%以下で、かんたんな回路なのになかなか。

比較のため自作の「オーディオ用DACを使ったファンクションジェネレータ」の出力波形をWaveSpectraで測定。(4次バターワースLPFを通して出力)


THD: 0.02836%
THD+N: 0.03635%

メモ:


オシロのプローブを2本とも出力点に当てないと発振しない場合があった。

振幅制限をダイオード2本で行っているが、他にもバリエーションがある。AGC(Auto Gain Control)など。←ちゃんと調べていない。