Sauberer Sinus gesucht

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Hmeck
Inventar
#1 erstellt: 18. Jun 2010, 10:32
Hallo DIY-Freunde,

Ich brauche einen ordentlichen Sinusgenerator. Mein uraltes Generator-Schätzchen (Wienbrücke mit simplem Stereo-Poti, 3 Transistoren-Verstärker, FET-Regelung, Rechteck per Schmitt-Trigger ) hat zwar lange, wunderbare Dienste geleistet, aber eine Frequenzanalyse davon zeige ich Euch lieber nicht.


Alles was so ein durchstimmbarer Generator bietet, kann heutzutage die Soundkarte besser, deshalb möchte ich mich auf eine Festfrequenz 1 kHz (evtl leicht trimmbar) beschränken, diese soll dafür möglichst gut sein. Wobei für mich im Vordergrund wenig Klirr und Rauschen stehen, dann erst Frequenz- und Amplitudenkonstanz.

1. Schaltprinzip des Oszillators.

a) Gefühlsmäßig neige ich der Wien-Brücke zu. Bewährt und wenig Aufwand.

b) Ob aber vielleicht ein Phasenschieber-Oszillator ( 3 RC-Glieder) weniger Oberwellen hat?

c) Dann gab es da noch bei Elektor mal den "Phasen-Differenz-Oszillator" einfachst aufzubauen, habe ich damals getestet. Ob man damit heute noch punkten kann?

d) Und last not least einen LC-Generator.
Vielleicht hat ja ein LC-Generator von "Natur aus" den geringsten Oberwellenanteil?

2. Amplitudenregelung

a) Häufig sieht man hier ein schlichtes Glühbirnchen im GK-Zweig, als Kaltleiter. Hat bei meinen bisherigen Versuchen aber nie funktioniert. Bei einer Festfrequenz ist allerdings der Regelbedarf viel geringer, da Gleichlaufprobleme beim Stereo-Poti entfallen.
Verzerrungen durch periodische Widerstandsänderungen wg. der Temperaturschwankungen sind vielleicht bei einigen 10 Hz gravierend, aber bei 1000 Hz?

b) Durch bip. FET. Weiter Regelbereich, dafür vielleicht nicht besonders verzerrungsarm. evtl. wäre der Regelbereich auch so zu minimieren, daß der Oszi gerade noch sicher anschwingt.

c) FET mit AC-Gegenkoplung von Drain nach Gate. Gelegentlich sieht man diese Schaltung , die dann aber wieder eingestellt werden muss. Ist die Frage, ob man das so hinbekommt, daß wirklich eine Linearisierung erreichbar ist.

Welches Prinzip / Kombination würdet Ihr wählen?

Ich würde mich sehr über Rückmeldungen von Euch freuen.

Hier erst einmal eine Grobe Skizze.

Falls Interesse an der Diskussion besteht und Rückmeldungen kommen, habe ich noch eine Menge Fragen ...

Grüße, Hmeck
pelmazo
Hat sich gelöscht
#2 erstellt: 19. Jun 2010, 11:44
Kennst Du die Application Note 43 von Linear Technology?
-scope-
Hat sich gelöscht
#3 erstellt: 19. Jun 2010, 12:56
Für eine einzige Frequenz würde ich einen Quarzoszillator mit Teiler auf 1KHz bauen, und die Oberwellen ausfiltern.
Danach evtl. noch eine Pufferstufe

Wurde u.A. 1990 mal in einer Elektor als "Spot-Sinusgenerator vorgestellt. Meiner schaffte afair -95 dB Klirrdämpfung.
tiki
Inventar
#4 erstellt: 19. Jun 2010, 13:21
Hallo,
ebenda scheinen mir Fig. 47 und 48 vertauscht. Die AN14 sollte man vielleicht auch noch erwähnen.
Ebenso gute Ergebnisse, allerdings ohne Selbstbau, dafür mit unendlich viel mehr Möglichkeiten, bieten gute Soundkarten, z.B. RME.
Nebenher ist die AN124 auch mal ganz nett, insbesondere, wenn man die Performance mit der vor 10/20 Jahren vergleicht.
-scope-
Hat sich gelöscht
#5 erstellt: 19. Jun 2010, 14:29
Soundkarten sind bereits seit mehreren Jahren so erwachsen geworden, dass man sie prinzipiell für alles Mögliche verwenden kann.

Entscheidende Schwächen bleiben für Soundkarten ohne spezielle Erweiterungshardware aber auch in Zukinft bestehen. Besonders dann, wenn sie ein Messgerät ersetzen sollen, dass an einem Arbeitsplatz laufend gebraucht werden.

Eingeschränkter Ausgangspegel
Kaum Absicherung gegen Zerstörung
Umständliche (teils vollkommen praxisfremde) Bedienung über Maus, Tastatur (also Software)

Das ist übrigebns auch ein "Problem" der Hardware von "Audio Precision"....Für die Überprüfung und Präsentation der Ergebnisse problemlos, aber während der Entwicklung oder Reparatur eher "behindernd".

Wenn man einen Generator für die Werkstatt braucht, und gewisse Anforderungen an das Gehäuse, die Armaturen usw. stellt, dann kommt Eigenbau m.E. nur dann in Frage, wenn man ganz spezielle Anforderungen stellt, die der Markt nicht hergibt.

Ansonsten halte ich den Gebrauchtkauf eines Oszillators vom Markenhersteller für wesentlich "ergiebiger".
Besonders dann, wenn man Defekte selbst beheben kann.

Dann gibt´s für 150 € Sachen, die man im Keller nichtmal mit allem Geld der Welt aufbauen könnte.

PS: Alles Ansichtsache.


[Beitrag von -scope- am 19. Jun 2010, 14:47 bearbeitet]
oldiefan1
Inventar
#6 erstellt: 19. Jun 2010, 15:07
Eben habe ich für diesen Zweck meine alte Soundkarte Hoontech DSP 24 Value gegen eine gebraucht gekaufte ESI Juli@ getauscht.

Ich komme mit meinem Exemplar der ESI Juli@ Karte auf -96 dB (0,0016%) Klirrdämpfung, in % etwa Faktor 6 besser als bisher (0,01%). Also gleicher Bereich, wie von scope schon erwähnt.

Die Soundkarte schütze ich gegen versehentliche Überspannung durch zwei fest installierte 3,9V Zenerdioden in der Leitung zum Eingang der Soundkarte, die - wie auch gemäss ARTA Schaltungsvorschlag Kathode gegen Kathode geschaltet - Spannungspegel am Eingang auf 3,9-4V begrenzen.

Für meine gebraucht gekaufte DSP 24 Value (THD Limit 0,01%) hatte ich 45 EUR bezahlt. Die ESI Juli@ (THD Limit 0,0016%) hat gebraucht 76 EUR gekostet.

Herzlichen Gruß,

Reinhard


[Beitrag von oldiefan1 am 19. Jun 2010, 15:08 bearbeitet]
Hmeck
Inventar
#7 erstellt: 19. Jun 2010, 21:32
Hallo Allerseits,

vielen Dank für Eure Antworten!

Was das Arbeiten mit Soundkarten betrifft, so mache ich das auch. Wenn aber beispielsweise die Aufnahmezweig einer Soundkarte geprüft werden soll (A/D-Wandlung), dann sollte auch ein reproduzierbares Analogsignal zur Verfügung stehen - am besten ein kleines, batteriebetriebenes Kästchen. Und weil die Frequenzkonstanz da nicht so wichtig ist, entfällt auch eine Lösung mit Quartz-Oszi-Teiler mit Filter sowie der Ankauf guter, großer, alter Gebrauchtgeräte.

Ich habe nach meinem Posting noch lange im Web gesucht und über ein anderes Forum den Hinweis auf die Schaltung mit dem LT 1037 gefunden. Trotzdem vielen Dank für den Hinweis! Dieser OpAmp ist auch erhältlich (reichelt) und das Applikationsbeispiel (mit Wien-Brücke) verspricht ja traumhafte Daten (0,0025% THD und 0,0001% Noise) Ich sehe auch nicht, warum man im DIY-Verfahren nicht zumindest in die Nähe dieser Daten kommen sollte. Und sie stabilisieren auch mit Birnchen.

Irgendwo im Web in einem Forum habe ich die Meinung gefunden, ein LC-Generatur würde die besten Ergebnisse bringen. Da ist aber nicht weiter darauf eingegangen worden - wie hier. Ebenso scheint der Phasenschieber mit drei RC-Gliedern nur in Lehrbüchern zu existieren.

Grüße, Hmeck
-scope-
Hat sich gelöscht
#8 erstellt: 20. Jun 2010, 00:23

Wenn aber beispielsweise die Aufnahmezweig einer Soundkarte geprüft werden soll (A/D-Wandlung),dann sollte auch ein reproduzierbares Analogsignal zur Verfügung stehen


Was soll denn in diesem Fall "geprüft" werden? Etwa ob es das "Ding" überhaupt "tut" ? Da könnte man eigentlich alles verwenden. Sogar einen 555er.

Sowas wie eine Qualitätsprüfung moderner Karten ist mit den von dir erwähnten Spezifikationen aber kaum machbar.

Bereits normale X-Fi Elite erreicht "im loop" 0,0006 bis 0,0007% THD.


Und weil die Frequenzkonstanz da nicht so wichtig ist, entfällt auch eine Lösung mit Quartz-Oszi-Teiler mit Filter


Ich sehe nicht die Frequenzkonstanz, sondern den einfachen und abgleichfreien Aufbau als Argument....Obwohl sich auch dieser Generator kaum dazu eignet, hochwertige Karten zu prüfen. Dazu müsste seine spektrale Reinheit besser als die der Karten sein.
Hmeck
Inventar
#9 erstellt: 20. Jun 2010, 11:51

-scope- schrieb:
Was soll denn in diesem Fall "geprüft" werden?

ich hatte hier vor einiger Zeit bereits einen Thread zur Soundkartenprüfung im Sinne einer vergleichenden Qualitätseinschätzung und konnte mit einem Player als Quelle schon ordentlich Unterschiede erkennen - beim Onboard-Sound von Standard-PCs.
Diese Möglichkeiten sollen verbessert werden.

Zum Quarz-Oszi mit Teiler und Filterung: Es ist doch wohl zu vermuten, daß allein das Analog-Filter für gleiche spektrale Reinheit hier mehr Aufwand bedeutet als der ganze RC-Oszillator.

Der LC-Generator ist für mich da noch im Rennen.

Ein Profi-Meßgerät (auch billig und gebraucht) oder eine Supersoundkarte gehen hier voll an meinen Bedürfnissen vorbei.

Grüße, Hmeck
pelmazo
Hat sich gelöscht
#10 erstellt: 20. Jun 2010, 11:58

Hmeck schrieb:
Ein Profi-Meßgerät (auch billig und gebraucht) oder eine Supersoundkarte gehen hier voll an meinen Bedürfnissen vorbei.


Das Problem mit solchen selbstgebauten Laborgeräten liegt in der Regel darin, daß man kontrollieren muß ob das Ergebnis auch den Erwartungen entspricht. Eine fertige Schaltung zusammennageln bringt keine garantierten Ergebnisse.

Wie würdest Du denn feststellen welches Ausmaß an Verzerrungen ein selbstgebauter Oszillator produziert? Ohne Profi-Meßgerät oder Supersoundkarte...
-scope-
Hat sich gelöscht
#11 erstellt: 20. Jun 2010, 12:29

ich hatte hier vor einiger Zeit bereits einen Thread zur Soundkartenprüfung im Sinne einer vergleichenden Qualitätseinschätzung und konnte mit einem Player als Quelle schon ordentlich Unterschiede erkennen - beim Onboard-Sound von Standard-PCs.


Mit einem "guten" CD-Player sind unter optimalen Bedingungen etwa 0,003% THD (nicht zu verwechseln mit THD & N!) drin. Das liegt etwa im Bereich "besserer" Audiokarten.

Weiter unten schreibst du von einem Oszillator, der nach optimalem Abgleich 0,0025% erreichen könnte. Das ist zur überprüfung von Soundkarten der gehobenen Klasse einfach zu wenig.
Es geht hier nicht um die Frage, ob man davon überhaupt noch etwas hören kann (was sicher nicht der Fall ist), sondern um Grundlagen der Messtechnik.


Es ist doch wohl zu vermuten, daß allein das Analog-Filter für gleiche spektrale Reinheit hier mehr Aufwand bedeutet als der ganze RC-Oszillator.

Die von mir erwähnte Schaltung ist für diesen Zweck auch nicht geeignet. Das Filter wurde mit 2 oder 3 OPA aufgebaut, und der Aufwand hielt sich in Grenzen. Optimierte Ergebnisse konnten aber auch bei dieser Schaltung nur erreuicht werden, wenn die Komponenten im Filter eng toleriert wurden. Es war also auch dort Messtechnik nötig, um dem Ideal möglichst Nahe zu kommen.

Ein rein analoger Oszillator ist da m.E. viel kritischer im Aufbau, wenn man optimale Ergebnisse erwartet.


Ein Profi-Meßgerät (auch billig und gebraucht) oder eine Supersoundkarte gehen hier voll an meinen Bedürfnissen vorbei.


Wenn du lediglich ältere (onboard) Soundkarten vergleichen möchtest, ist deine Messlatte möglicherweise ausreichend hoch angesetzt. Hättest du das mal gleich geschrieben.

Ich bin (wie Pelmazo) der Meinung, dass man für den Aufbau von Messtechnik immer eine Referenz benötigt.

Ich kann mich nicht daran erinnern, dass ich jemals einen Oszillator etc. aufgebaut habe, der ohne weitere Veränderungen und Anpassen diverser Bauteilwerte sofort optimal funktioniert hat.
Schon gar nicht in Bereichen die hier gebraucht werden.

PS: Vor einiger Zeit bin ich auf diesen Link gestoßen, der u.A. den Aufbau eines sehr klirrarmen 1KHz Generators beschreibt.
Allerdings ist das schon ziemlich aufwendig und benötigt zur Optimierung sicher einige Messgeräte.

Ob die versprochenen Specs. damitmachbar sind weiss ich nicht...Ich habe das nicht aufgebaut.

Es sieht aber so aus, als wüsste der Autor schon, was er da macht. Auch wenn ich diverse Sichtweisen nicht teile.
Platinenlayout gibts auch.


[Beitrag von -scope- am 20. Jun 2010, 12:33 bearbeitet]
Hmeck
Inventar
#12 erstellt: 02. Aug 2010, 11:25
Hallo DIY-Freunde,

ich habe das Thema weiter verfolgt und möchte davon berichten. Zunächst mal muss ich dem Post #3 von Scope zustimmen, daß man einen sauberen NF-Festfrequenz-Sinus mit "Bastlermitteln" am einfachsten durch Quarzoszi + Teiler + Filter bekommt. Habe mich mal informiert, was man beispielsweise mit einem Tschebyscheff-Tiefpasses mit mehreren LC - Gliedern an Filterwirkung hinbekommen kann, da bleibt kein Wunsch offen - und es gibt im www sogar ganz prima Dimensionierungsrechner. Man muss nur geduldig ein paar Spulen wickeln, Resonanzfrequenzen prüfen usw ...

Ich habe also eine einfache Wien-Brücke gebaut, und zwar die Variante mit Regelung durch Glühlämpchen. Und damit echten Spaß gehabt. Eine prima "mittlere" Amplitudenkonstanz bekam ich mit einem 60V - 25mA - "Telefonlämpchen "hin. (Reichelt) Am Analog-Oszi sah alles gut aus, und auch der Klang war sehr nach Sinus. Aber die Aufnahme mit der Soundkarte! (Brrrrr ...)

Das lustigste ist das Einschwingverhalten und die - Mikrofonie! Tatsächlich dauert das Einschwingen ca. 20 sec, und wenn man auf das Birnchen klopft, gibt es wieder diese "Amplitudenmodulation", wie beim Einschwingen. Es muß das ja auch ein ziemlich langer und dünner Glühdraht sein, und offensichtlich gibt es allerlei mechanische und thermische Effekte. Man kann mit dem Audio-Editor (Audiacity) ja nicht nur in die Zeit, sondern auch ordentlich in die Amplitude zoomen und dann feststellen, daß eine laufende Regelschwingung von ca. 0,5 .. 1% immer bestehen bleibt. Ihr könnt Euch das hier mal angucken:



(Der 2. Nf-Block ist die "Sprungantwort" aufs Gehäuse-Klopfen)
So simpel und unvollkommen wie das Teil auch ist, kann man trotzdem mithilfe von Soundkarte + Editor allerhand herausbekommen. (Wenn nur die zu untersuchende Soundkarte schlecht genug ist)

Leider ist die Frequenzanalyse von Audacity äußerst bescheiden. Vermutlich eher zur schnellen Beurteilung von Frequenzverteilung in Musik gedacht. Die dB-Skala ist nur dazu da, daß man weiß, daß es logarithmisch ist.

Man kann das Signal aber als WAV-File exportieren und dann in RMAA analysieren, was ich getan habe. Die Ergebnisse werde ich später im RMAA-Thread mitteilen.

Noch ein Wort zu der ganzen Hobby-Messerei: etwas findig muß man schon sein. Dann bekommt man zwar immer noch keine absoluten Werte, kann aber möglicherweise etwas optimieren, sich zwischen Alternativen entscheiden. Die sicherlich bedenkenswerten Vorschläge, man solle sich doch ganz einfach ein billiges und gutes gebrauchtes Labormeßgerät kaufen gehen, treffen es nicht ganz.

Grüße, Hmeck
-scope-
Hat sich gelöscht
#13 erstellt: 05. Aug 2010, 19:49

Man muss nur geduldig ein paar Spulen wickeln, Resonanzfrequenzen prüfen usw ...


Ein RC Filter ist da wohl zielführender. Es reicht aus und ist in 30 Minuten fertig aufgebaut.


Ich habe also eine einfache Wien-Brücke gebaut, und zwar die Variante mit Regelung durch Glühlämpchen. Und damit echten Spaß gehabt. Eine prima "mittlere" Amplitudenkonstanz bekam ich mit einem 60V - 25mA - "Telefonlämpchen "hin. (Reichelt) Am Analog-Oszi sah alles gut aus


Ich verstehe nicht, warum du überhaupt eine Wienbrücke aufbaust.
Auf dem Oszilloskop sehen alle Sinusgeneratoren (ausser dem XR2206 und ähnlich arbeitennden Dingern) gut aus.
Da sehen aber auch 0,5% THD mitunter "gut" aus....Das sagt also noch nichts aus. Du willst ja weitaus höher hinaus.

Mit den in Foren eingestellten Soundkartenmessungen habe ich mitunter "Probleme"....Nicht unbedingt wegen der Genauigkeit, sondern wegen der Präsentation.
Hmeck
Inventar
#14 erstellt: 06. Aug 2010, 11:21
Hallo scope,

danke für die Antwort!

1. Bei den Spulenfiltern hatte ich mir gedacht: keine Verzerrungen durch aktive Elemente. Denkst du bei Deinem Vorschlag mit RC-Filtern an aktive Tiefpässe?

2. Ja, Warum Wien-Brücke? Weiß nicht genau, vielleicht als Vorübung, um doch noch mal einen durchstimmbaren zu bauen - mit Drehko. (und, daß man im Wellenzug/ am O.scope einem Sinus den Klirrfaktor nicht ansieht, ist klar)

3. Als "Messung" wollte ich mein Bildchen nicht verstanden. Diese überlagerten Regelschwingungen fand ich nur irgendwie interressant, hatte mich verblüfft.

4. Mit dem Sin-Gen habe ich inzwischen 1. externe USB-Soundkarte mit dem On-Board-Sound verglichen.

Ergebnisse: der On-Board bringt bei knapp unter max. Aussteuerung weniger Artefakte, der USB hat bei geringeren Pegeln eindeutig die Nase vorn. Außerdem produziert der On-Board einen satten DC-Offset, wovon der USB ganz frei ist.

Zusätzlich habe ich als Signalquelle noch den Player Cowon D2 getestet, der die Signale als WAV abgespielt hat. Der macht deutlich mehr Artefakte als das Generatorchen, kann die Soundkarten vom Pegel her auch gar nicht voll aussteuern.

Fazit meiner Stunden-Langen-Mühen: Ist wie das Stochern mit einer Spaghetti im Heuhaufen. Einer gekochten.

Grüße, Hmeck
-scope-
Hat sich gelöscht
#15 erstellt: 06. Aug 2010, 12:52

. Bei den Spulenfiltern hatte ich mir gedacht: keine Verzerrungen durch aktive Elemente. Denkst du bei Deinem Vorschlag mit RC-Filtern an aktive Tiefpässe?


Na klar.
richi44
Hat sich gelöscht
#16 erstellt: 13. Aug 2010, 15:44
...einfach noch so...
ich hab mal einen durchstimmbaren gebaut, der aber einiges an Abgleich erfordert und daher nur mit gutem Equipment zum optimalen funktionieren gebracht werden kann. Trotzdem und einfach für alle die es interessiert die Grundlagen:

Die Basis ist ein Allpass. Mit einem Allpass kann man alle Frequenzen durch die schaltung "jagen", ohne dass sich am Pegel (bei optimaler Auslegung/Abgleich) nur das Geringste ändert. Einzig die Phase kann zwischen Null und 180 Grad (auch 72 Grad ) liegen.
So ein Allpass ist aus einem OPV aufgebaut und wir nehmen mal an, der hätte Verstärkung unendlich. Wenn wir also z.B. den Noninvers Eingang an Masse legen (wie beim letzten OPV rechts in der Schaltung) und die beiden 10k sind wirklich genau gleich, so kommt das selbe Signal invertiert hinten raus, mit gleichem Pegel wie am Eingang. Und wenn wir den Ausgang mit dem Inver-Eingang verbinden, haben wir am Ausgang das selbe wie am Eingang, in Pegel und Phase.
Betrachten wir mal die OPV-Schaltung ganz links, so ist da ein Eingang, der über ein Pot von 1M (1000k) angesteuert wird (Voraussetzung ist ein OPV mit FET-Eingängen wie TL072). Und zusätzlich ist da noch ein Festwiderstand von 1k. Und ausserdem geht da ein Kondensator gegen Masse.
Der Inverseingang hängt einerseits ebenfalls am Schaltungseingang, andererseits am Ausgang.

Jetzt überlegen wir uns folgendes: Wir hätten eine Gleichspannung von +1V am Schaltungseingang, so gelangt diese Spannung an den Noninverseingang. Und damit muss sie in gleicher Phase am Out wieder raus kommen. Wäre der Out grösser, so ergäbe sich zwischen Out und Invers-In eine Gegenkopplung. Ist er aber genau gleich gross, so haben wir am Out ebenfalls +1V. Und damit stehen am Invers-In ebenfalls +1V. Es gibt also keine Spannungsdifferenz zwischen Out und Invers-In und keine Phasendifferenz, also das was wir beim Spannungsfolger haben.
Die +1V werden also unbehandelt übertragen.
Jetzt stellen wir uns eine unendlich hohe Frequenz vor, sodass der Kondensator alles auf Masse ableitet. Damit haben wir keine Spannung am Noninvers und damit darf (bei unendlicher Verstärkung) am Invers auch nichts sein. Damit das so ist, muss am Out das selbe rauskommen wie an der Schaltung rein geht, nur invertiert.
Haben wir eine beliebige Frequenz, so kommt es NUR zu einer unterschiedlichen Phasendrehung, aber nicht zu einer Verstärkungsänderung.

Jetzt fragen wir uns was passiert, wenn die Verstärkung nicht unendlich ist: Da kann es eine Pegeländerung über der Frequenz geben, weil es nie ganz soweit kommt, dass es keine Pegeldifferenz zwischen dem Noninvers und dem Invers-In gibt. Und das müsste man mit einer Variation der Widerstandsverhältnisse am Invers In zum Eingang bezw. zum OPV Out abgleichen.

Man kann sich weiter fragen, was passiert, wenn die Phasendrehung nicht in beiden aufeinanderfolgenden Allpässen gleich gross ist.
Aber dazu überlegen wir erst mal, wie die Schaltung schwingt. Sie schwingt sicher, wenn am Schluss mehr heraus kommt, als am Eingang rein gehen muss, wenn also die Totalverstärkung >1 ist.
Und hier gleich ein Hinweis: Wenn wir die Verstärkung jedes Allpasses so hinbekommen, dass es keine Frequenzgangabweichung (keine Differenz zwischen invertierendem und nicht invertierendem Betrieb) gibt, dann spielt es keine Rolle, wenn ein Allpass gerade 80 Grad dreht und der andere 100. Der Potmeter-Gleichlauf ist also recht unwichtig!

Aber zurück zur Funktion. Voraussetzung ist eine Verstärkung >1 und eine Phasendrehung von 0 Grad. Wir haben gesehen, dass der Allpass im Minimum null und im Maximum 180 Grad dreht. Also wird er irgendwo (bei der eingestellten Frequenz) 90 Grad drehen. Das macht der erste UND der zweite. Und damit entsteht am Ausgang der beiden Allpässe eine totale Invertierung bei der gewünschten Frequenz und keine Invertierung bei der unendlichen (2 x 180 Grad) und bei der Frequenz Null (2 x 0 Grad).
Damit wir nun einen Punkt haben, wo es schwingen kann (und nicht deren zwei) brauchen wir noch eine Invertierung (der letzte OPV). Nun haben wir 90 + 90 + 180 Grad bei der eingestellten Frequenz, also keine Phasendrehung und somit Schwingmöglichkeit.

Das Problem ist nun, dass wir eine möglichst geringe Verzerrung wollen. Wenn wir die Schaltung der Allpässe optimal abgleichen, dass es keine messbare Pegelabweichung über der Frequenz gibt, dann genügt eine Regelung mit nur 1% Regeltiefe. Ich habe da einfach mal einen FET eingezeichnet, stellvertretend für eine beliebige Regelung. Wenn ich ich nur 1% Regeltiefe brauche, kann ich die Schaltung so aufbauen, dass selbst ein Klirr von 5% am FET sich nur mit 0,05% auf das Total auswirkt.

Ich habe die Schaltung mal probehalber ohne Feinabgleich aufgebaut, also war eine Regeltiefe von etwa 10% (sicherheitshalber) gefordert. Und damit bekam ich den Generator auf ein Klirrniveau von etwa 0,2%. Das Problem ist natürlich, dass allfällige Temperaturgänge die Sache "verteufeln" oder dass das Ding nicht langzeitstabil ist oder dass die Regelung schwingt oder pendelt oder dass die Regelspannung zu schnell reagiert und damit Klirr entsteht...
Je genauer der Abgleich erfolgt, desto schwächer kann die Regelung ausfallen und desto kleiner sind alle diese Probleme.

Ich behaupte nicht, dass dieser Generator der Weisheit letzter Schluss ist, aber es ist ein Objekt mit einer Durchstimmbarkeit von 20Hz bis 20kHz und bei richtigem Aufbau und Abgleich durchaus brauchbar.
Hmeck
Inventar
#17 erstellt: 15. Aug 2010, 13:18
Hallo Richi,

feine Sache, ein durchstimmbarer RC-Generator nach diesem Prinzip, besonders wenn man ihn mit Drehko bauen möchte. Gehäuse u. Stator können dann auf Masse, isolierte Drehko-Achse entfällt usw. Bei einer Wien-Brücke müssen sie ja an den "heißen" Eingang. Außerdem habe ich jetzt endlich mal den Allpass kapiert...

Ich hatte irgendwo ein ähnliches Schaltbild aufgesammelt, ohne Werteangaben, aber ergänzt um eine Gleichrichterschaltung mit OPA zwecks Regelspannungsgewinnung für die FET-Regelung, diese mit AC-Gegenkopplung, vielleicht stammte die auch von Dir?

Wie dem auch sei, ein feiner 2x500 pF Drehko sowie ein großer Feintrieb mit Skala harren bei mir schon lange einer Verwendung. Mal sehn.

Grüße, Hmeck
richi44
Hat sich gelöscht
#18 erstellt: 15. Aug 2010, 16:45
Das "Problem" bei einem Drehko ist die kleine Kapazität von maxiaml 500pF. Das würde einen Widerstand von rund 16 MOhm erfordern. Und das Variationsverhältnis ist nur 1:10, denn so ein Drehko lässt üblicherweise nicht mehr zu (Streukapazitäten).

Kann natürlich sein, dass irgendwo sowas rumgeistert, ich glaube, das habe ich schon mal im Ansatz vorgestellt. Oder ein anderer ist auf die selbe Schnapsidee gekommen.

Ich habe da noch eine Idee, die ich früher mal realisiert habe, die kommt demnächst hier.
pelowski
Hat sich gelöscht
#19 erstellt: 15. Aug 2010, 17:54

richi44 schrieb:
Das "Problem" bei einem Drehko ist die kleine Kapazität von maxiaml 500pF. Das würde einen Widerstand von rund 16 MOhm erfordern. Und das Variationsverhältnis ist nur 1:10, denn so ein Drehko lässt üblicherweise nicht mehr zu (Streukapazitäten)...

Oder ein anderer ist auf die selbe Schnapsidee gekommen.


Ich habe hier einen kommerziellen NF-Generator (GF22 von Präcitronic Dresden).

In vier Bereichen ist er durchstimmbar von 2Hz-20kHz.

Verbaut ist ein 2x500pF Drehko.

Der hohe Widerstand wird durch einen Mosfet erreicht.

Der relativ geringe kges ca. 0,08% setzt natürlich einen aufwändigen Gleichlaufabgleich des Drehkos voraus.

Grüße - Manfred
Hmeck
Inventar
#20 erstellt: 15. Aug 2010, 18:08
Wenn ich mich recht erinnere, gab's sowas auch mal von Grundig, mit Wien-Brücke und Drehko, Fet-Eingang (J-Fet, kein MOS) aber in Bootstrap-Schaltung. Hatte für damalige Verhältnisse Super-Werte.

Grüße, Hmeck
richi44
Hat sich gelöscht
#21 erstellt: 16. Aug 2010, 08:58
Hier meine zweite Generator-Variante:

Oben links ist ein viergliedriger Phasenschieber. Da dieser als Tiefpass geschaltet ist, ist der Klirr am Eingang des ersten (linken) OPV am geringsten. Und genau darum habe ich das Signal auch da abgenommen und an den Ausgangsverstärker (zweistufig, oben rechts) geführt.
Unten links ist der FET, der die Regelung übernimmt, unten rechts derSpitzenwert-Gleichrichter und die Regelspannungsaufbereitung/siebung. Das Ding ist per Versuch auf 1kHz abgeglichen, also Festfrequenz.

Mein kleines Problem: Ich habe das Ding mehrfach gebaut und es gibt entsprechend mehrere Schaltbilder, die sich geringfügig unterscheiden. Und ich weiss, dass dieser Generator während Jahren als "Referenz" beim Schweizer Fernsehen DRS im Betrieb war. Da kommt es auf geringen Klirr (unter 0,01%) und stabilen Pegel an. Und wie ich mich erinnere habe ich an der Regelung noch etwas rumgebastelt, um diese so optimal als möglich hin zu bekommen, ich habe aber darüber keine Unterlagen mehr, sodass ich im Bereich rund um den FET keine Garantie für optimale Funktion der gezeichneten Schaltung übernehmen kann.
Und auch hier: Zum Klirrabgleich ist natürlich eine Klirrbrücke nötig, die in diesen Grössenordnungen noch funktioniert.
pragmatiker
Administrator
#22 erstellt: 31. Aug 2010, 20:54
Servus zusammen,

nachdem's hier auch um durchstimmbare Wienbrücken mit Drehko und großen Widerständen geht, möchte ich als Beispiel, wie so was früher von professionellen Meßgerätefirmen gemacht wurde, ein Beispiel anführen:

http://www.hifi-foru...hread=105&postID=1#1

Grüße

Herbert
Hmeck
Inventar
#23 erstellt: 04. Sep 2010, 21:21
Hallo allerseits,

diese wunderbaren alten Kisten, auf die Pragmatiker hinwies, machen wirklich Mut, es einmal selber zu versuchen, finde ich. Beim (Nochmal-)Lesen des Threads zum Rohde & Schwarz RC-Generator kommt echte Nostalgie auf.

Man darf sich auch fragen, ob die Leute damals mehr Glauben in die Zukunft hatten, da sie solche Geräte bauten.

Heute würde wohl ein Gerät mit einem dieser Synthese-Chips, die alles von etwas größer als DC bis 20 MHz bestens generieren können, die alte Kiste in den Schatten stellen.

Es ist ansich also völlig antiquiert, heute ein Gerätchen als freischwingenden RC-Gen. bauen zu wollen, ich will es trotzdem. Und, trotz der ausgezeichneten Hilfestellung von Richi, nicht als Allpass-Filter-Gen., sondern doch als Wien-Brücke. Ist unterm Strich letztlich doch einfacher, trotz isolierter Drehko-Achse.

Ich denke mir, daß man die Drehko-Gehäuse-und-Rotor-Kapazität gegen Masse mit einem einzigen C-Trimmer zum Ausgang des OPAmps kompensieren kann, und zwar für alle Bereiche. Für die Skala brauche ich sowieso keine Trimmer - da ist eine fertige Grad-Teilung drauf, also ist letztilich egal wie meine Zuordnungstabelle dann aussieht.

Inzwischen habe ich auch ein paar experimente mit LC-Generatoren vorgenommen, 700 Wdg (ergab 122 mH) auf eine Topfkernspule gewickelt, und bin trotzdem nur auf za. 3000 Hz runtergekommen. Bei zu großen C ist dann das L/C-Verhältnis ganz schlecht.

Werde wohl kaum vor Mo-Ende zu mehr als ein paar weiteren Vorübungen kommen, Euch aber auf dem Laufenden halten.

Grüße, Hmeck
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