Analogni signal generator za audio primene

[Braca]

Šema ostaje u igri, samo bez balansnog izlaza.
Sa Rt=1Meg dobijaju se dve dekade po frekvenciji, a ispitao sam je u LtSpice i sa Rt=10Meg i Ct=1nF da bih video da li je moguće pokriti opseg od 25Hz do 25kHz, odn.  tri dekade. Funkcioniše, ali se na 25kHz primećuju zaobljenja na vrhovima trouglova, najverovatnije zbog toga što integrator dolazi do svojih granica.

Mislim da se bez velikog ulaganja u materijal (samo jedan IC) jedino sa LM13700 može dobiti više jer se gm može varirati u šest dekada, ali kao što sam već napisao, to nije moguće proveriti u simulatoru.
Inače, model koji sam koristio našao sam kod TI - potiče još od National-a i lako se ugradjuje u LtSpice. Ne znam da li TI za svoj simulator možda ima bolji model.

Hvala za DS za 3080. Taj generator mi je previše komplikovan, pogotovo njegovo podešavanje.

Ima u 3. izdanju "The art od Electronics" interesantna šema koja takodje koristi trik sa 1/3 i 2/3 (kažu da su je našli u nekom DS, ali ne navode izvor), a frekvencija se kontroliše naponom od 0 do 2V. Pretpostavljam da su sa tom šemom takodje moguće tri dekade, ali se koriste skuplji aktivni elementi (LT1077C i naponska referenca LT1027D, mada ne verujem da je baš neophodno imati TC od 2 ppm/K).

Pozdrav

[Braca]

LM13700 spice model

Puno hvala, Dragane!

Javiću rezultate...

[Braca]

Ovo je išlo brzo.
Na žalost, modeli su identični .

Moraće ipak da se uključi lemilica...

[Dragan100]

OPA861 spice


  OPA861 Model.cir.txt (Size: 5,12 KB / Downloads: 5)

[Braca]

Hvala Dragane, ali mi je za šemu potreban i Darlington, pa ću uzeti model za 860. Zapravo, imam ga već, skinuo sa stranice TI.

[Dragan100]

Hvala Dragane, ali mi je za šemu potreban i Darlington, pa ću uzeti model za 860. Zapravo, imam ga već, skinuo sa stranice TI.

OPA860 pored OTA ima uključen i pravi pravcati unity gain buffer, strujnih resoursa do 60mA, BW 1600MHz @ 1Vpp, SR ranga 4000V/usec ...
niskog ulaznog naponskog i strujnog šuma, malog THDja...itd

Spice model tog Buffer-a ako nekomu zatreba:


  OPA860_BUF Model.cir.txt (Size: 5,15 KB / Downloads: 2)

[Braca]

Kao što sam već napisao, stalo mi je da utvrdim da li je moguće napraviti generator trouglova koji pokriva četiri dekade frekvencije na bazi integraljenja četvrtki.
Teorija kaže da je moguće, ali se postavlja pitanje kompleksnosti realizacije. Na prvom prototipu (sa opampom kao integratorom) video sam da bi preklapanje opsega bilo komplikovano.

Progster je pomenuo OTA kao mogućnost, Macola takodje, Dragan100 se nadovezao, ali zbog nepotpunih modela nije bilo moguće proveriti koncept u LtSpice, pogotovo ne sa LM13700. Sa LT1228 je išlo nešto bolje, ali još uvek nedovoljno. U svakom slučaju, hvala svoj trojici za podsticaj i podršku.
U medjuvremenu sam po podacima iz DS napravio proračun vrednosti pasivnih elemenata i pripremio prototip, a pošto je juče je stigao materijal, evo i prvih mernih rezultata.
Odmah da kažem da je LM13700 u praksi daleko bolji nego njegovi simulacioni modeli . Integrator sa jednim OTA (u kućištu su dva) funkcioniše u sve četiri dekade uz preklapanje samo jednog otpornika preko koga teče DC, što znači da dužina vodova do preklopnika nije kritična. Ta četiri otpornika definišu u svakoj frekventnoj dekadi strminu (gm) OTA.
Iskoristio sam šemu sa str. 17 (Fig. 29, Voltage-Controlled Low-Pass Filter) iz DS, uz odg. izmene vrednosti komponenata i aktiviranje diode za linearizaciju.

Na prvom oscilogramu su signali na početku frekv. opsega generatora, tj. na 20Hz. Vidi se da su linije trougla blago zaobjlene, pogotovu uzlazna, ali to se još može popraviti daljom optimizacijom vrednosti komponenata. Od nekih 35-40Hz se  ta zaobljenja golim okom više ne mogu primetiti.
Drugi oscilogram prikazuje signale na početku najvišeg opsega, odn. na 20kHz, a treći blizu samog kraja trenutne konfiguracije prototipa (100kHz). Na ovom poslednjem se vide deformacije trougla - zaobljenje donje ivice zbog sporog rasta četvrtke i strm početak silazne ivice, verovatno zbog oscilacija na padnom boku četvrtke. Generator četvrtki (LM311) je ovde pod stresom jer na izlazu ima kondenzator za spregu sa LM13700 (na pločici nema mesta za bafer), a oscilacije na padnom boku su rezultat suboptimalnog ožičenja na prototipskoj pločici.

Ne prikazujem rezultate iz dva srednja opsega (200Hz do 20kHz), već samo one gde su uslovi za rad integratora najteži.

Za realizaciju generatora trouglova po ovom konceptu bio bi potreban jedan LM13700 (obe polovine - jedna kao HP filter, a druga kao integrator), LM311 kao detektor vršne vrednosti, i jedan opamp kao VCA i LED drajver. Naravno, i jedan DIY opto regulator (LED + LDR).
Sve u svemu, znatno složenije rešenje od Macoline skraćene šeme sa dva aktivna elementa (555 + dvostruki opamp), dva jeftina stabilizatora za 5V i eventualnim preklapanjem potenciometra Rt da bi se kvalitetno prekrile sve četiri dekade. Razlika je još i u tome što bi tada u kutiji imali dva nezavisna generatora (sinusni i četvrtke/trouglovi) koji bi delili izlazni pojačavač, kao i grubu i finu regulaciju nivoa.

Valjalo bi da počnemo sa dogovorima oko koncepta koji bi išao u realizaciju.

Pozdrav

[Dragan100]

@Braca
Ovo več dobro izgleda, pohvale kao uvijek na trudu, entuziazmu i na pripremu izvještaja
To naravno sada malko još doraditi....

Ako može postavi tu zadnju preliminarnu shemu, videču (pa i mi svi) šta ti mogu biti od pomoći!

[Braca]

Hvala Dragane!

Pošto je šema iz DS (Fig. 29), daću ti samo vrednosti komponenata koje se razlikuju od onih u šemi.

Prva stvar je definisati opseg promene struje (IABC), kojom se reguliše (gm), a od njega (izmedju ostalog, v. formulu na šemi) zavisi gde se nalazi koleno prenosne funkcije. Njena max. vrednost je 2mA (Max. abs. ratings) i pri napajanju sa +-15V, ona se dobije sa otpornikom od 15K.
Ja sam se odlučio za nešto nižu struju i modulo otpora od 18, tj. od 18K za opseg od 20 do 200kHz, do 18M za najniži opseg. Na osnovu proračuna prenosne funkcije u LtSpice (neki od njih su ipak uspeli ), za kondenzator C sam usvojio vrednost od 3,3nF.
Razdelnik na ulazu još nije definitivan, merenja su uradjena sa 80K/500R, a središte dioda je vezano na +Vcc otpornikom od 15K. Ostala tri otpornika su kao na šemi.

Postoji popriličan ulazni ofset koji trenutno nisam dirao, tako da su slike dobijene sa osciloskopom u AC modu.

U svakom frekv. opsegu sam kontrolisao da li prenosna funkcija daje slabljenje od 20dB/dec jer onda znam da mi je integrator u tom području linearan.

Pozdrav

[gorso69]

Evo da objavim rezultate Macolinog generatora sa LMC555 I OPA192,Ct je 2n2 PPS,Rt je 100k pot

Frekfencija sa ovim komponentama se kreće od 1khz do 10khz.
Četvrtka u horizontalnom delu signala nije prava linija nego se I sama sastoji od sitni četvrtki koje nestanu u jednom trenutku prlikom gašenja napajanja.Napajanje do duše nije neko specijalno (7815,7915)

[Braca]

Da bi mogli dalje da se dogovaramo, u prilogu je šema sva tri generatora signala, u kojoj još nedostaju konkretne vrednosti pasivinih komponenata. Pored toga, pošto KiCad nema opampove koji su mi neophodni, iskoristio sam LT1012 kao generički opamp dok ne uradim simbole za one koje želim da upotrebim.

U2 i U3 pripadaju generatoru četvrtki - prvi je komparator, a drugi pretvara unipolarnu četvrtku amplitude 5V u simetričnu oko nule.
Sa terminala SqOut taj signal će se voditi na preklopnik izlaznog pojačavača.

Generator trouglova se sastoji od dva sklopa koji medjusobno nemaju galvanski kontakt.
Četvrtasti signal se dovodi na U7, čije pojačanje odredjuje fotootpornik LDR, a odatle u integrator U4C/D, na čijem izlazu dobijamo trouglove. Preklopnik SW1/5 definiše radnu tačku integratora u svakom od četiri frekventna opsega.

Amplitudom trouglova se upravlja sklopom U4A/B, U5 i U6. Prvo kolo je visokopropusni filter sa strminom od +20db/dec, čije je koleno definisano odg. otpornikom u svakom frekv. opsegu (SW1/4). Taj signal se dovodi na ulaz komparatora U5, čija je funkcija da prati njegovu vršnu vrednost (peak detector), a taj rezultat, koji predstavlja jednosmerni napon sa malim talasanjem, ide u pretvarač napon/struja U6 i napaja LED koja osvetljava fortootpornik LDR.

Suština cele ove komplikacije je da na izlazu iz U4D imamo trouglove sa amplitudom koja je nezavisna od frekvencije, jer je nagib frekv. karakteristike integratora od -20dB/dec kompenziram suprotnim nagibom u HP filteru U4A/B.
Sve je ispitano na prototipu i funkcioniše po očekivanju.

Kao što sam već ranije napisao, uradio sam ovo za svoju dušu i ne očekujem da će taj sklop biti ugradjen u finalnu verziju generatora. Jednostavno, previše je komplikovan i skup i bio bi opravdan samo ako bi generator bio uradjen na stari način, sa izbaždarenim diskom na prednjoj ploči, odn. samo sa jednim dugmetom za postavljanje frekvencije, možda i u kombinaciji sa prekopnicima i potenciometrom za fino podešavanje.
Medjutim, puno realnija je varijanta sa numeričkim očitavanjem frekvencije, o kojoj je već bilo govora, i kojoj nije potrebna nikakva skala za frekvenciju. U tom slučaju, optimalna konfiguracija je razdvojeno podešavanje sinusa i četvrtki/trouglova, pri čemu Macolina šema po jednostavnosti i rezultatima nema konkurenciju. Potrebno bi još bilo dopuniti tu šemu preklapanjem frekventnih opsega.
Naravno, oba generatora bi koristila isti izlazni pojačavač i regulaciju izlaznog nivoa.

To bi bio i moj predlog za konačnu verziju generatora funkcije.

Pozdrav

  SigGen_AllGenerators.pdf (Size: 149,89 KB / Downloads: 31)

[Macola]

Evo da objavim rezultate Macolinog generatora sa LMC555 I OPA192,Ct je 2n2 PPS,Rt je 100k pot
Frekfencija sa ovim komponentama se kreće od 1khz do 10khz.
Četvrtka u horizontalnom delu signala nije prava linija nego se I sama sastoji od sitni četvrtki koje nestanu u jednom trenutku prlikom gašenja napajanja.Napajanje do duše nije neko specijalno (7815,7915)

Gorso,
Najverovatnije da je taj problem u napajanju jer 555 teško da može napraviti tu sitnu četvrtku na zaravnima osnovne četvrtke. Da mu flip-flop učestalije prebacuje, frekvencija bi bila koliko i te sitne četvrtke.
Osciluje nešto drugo van 555.
Može biti i da su loši dikapling kondovi ili predaleko, pa ti nešto u sitemu osciluje. Može biti napajanje, a možda i neki od op-amps.
Jednostavno, stavi sondu na AC i na manji opseg napona i prepipaj lokalna napajanja.

Takođe istom metodom proveri osciloskop jer i u njemu može biti problem.
Proveriš ga tako što sa istom vrmenskom bazom gde vidiš tu sitnu četvrtku, vrhom sonde pipneš sopstveni kraj kabla mase sonde, koji kačiš na masu uređaja i to u istoj tački gde si je zakačio.
I osciloskopima može biti suv neki elko i da se to vidi samo na određenoj vremenskoj bazi...

Najčešće negativni stabilizator ima veću sklonost ka oscilacijama, ali to nije neobično i kod pozitivnog.
100n min. što bliže između ulaznog pina i mase, takođe još jedan između izlaznog pina i mase, na oba stabilizatora, i bar po 100uF elko na oba izlaza.

Inače, taj generator mora dobro da radi kada se korektno sklopi.

Nikako ne navlačim vodu na gradnju baš tog generatora, jer ima manu potrebe preklapanja opsega za širi raspon frekvencija, ali samo tvdim da mora perfektno da radi to za šta je konstruisan.

Pozz

[Gosha]

[Macola]

Poslednji uzvik kapetana nemačke podmornice 1941. - Ahtung dihtung! :-)

[branko tod]

Braco,pozdrav. Mislim da bi bilo bolje da si drugo polovče OTA iskoristio
kao regulator amdlitude četvrtke na ulazu u uobličivač zubića.
Probaću da nacrtam to što predlažem.

[branko tod]

Poslednji uzvik kapetana nemačke podmornice 1941. - Ahtung dihtung!  :-)

Ahtung dihtung kaput!!!!!!!!!!!!!

[gorso69]

Evo šeme napajanja i rutovanja.

Na slikama iz mog prethodnog posta vide se dekupling kondovi da su blizu OPA192,LMC555,TL431 kao i 7815,7915.
Primetio sam i da se trafo greje ali ga nisam probao pre ugradnje dali se možda greje i ne opterećen.Na 7915 sam morao dodati diodu zbog velike razlike u izlaznim naponima (sada su +15,23,-15,21).danas sam na poslu ceo dan pa ću na skop pogledati kad dođem kući.

[branko tod]

Mislim da je prilično jasan princip rada sklopa koji poredi amlitude
četvrtki i trouglića i preko integratora menja pojačanje prvog OTA
i održava konstantnom amplitudu trougla. Mislim da bi ovaj aktivni
sistem radio mnogo preciznije i bolje od predloženog pasivnog.

[gorso69]

Rešen problem četvrtki.Bio je mali kondezator na +Vref I -Vref (TL431B) od svega 100n a sada je 10uF keramika.
Pitanje za Macolu, dali se može smanjiti R6 10k (otpornik na red sa pot.) na 1k ?( zbog proširenja opsega jer trenutno nemam kvalitetan kondezator manji od 2n2)

[branko tod]

Gorso, TL431 hoće da osciluje ako nije izabrana odgovarajuća vrednost kondenzatora prema grafikonu



http://www.ti.com/lit/an/slva482a/slva482a.pdf
https://www.radiolocman.com/shem/schemat...?di=153790