Hacer audible un oscilador de bajo voltaje

Soy bastante nuevo en EE. Estoy tratando de hacer un oscilador similar a este :

oscilador triángulo-cuadrado

Para ejecutarlo desde un solo suministro de 5 V, seleccioné un amplificador operacional de bajo voltaje ( TLV 2324 ) y estoy usando un divisor de resistencia para crear una tierra virtual como se describe aquí :

circuito divisor de resistencia

Tengo un potenciómetro en lugar de R1 para ajustar la frecuencia del circuito, y todo esto está en una placa de prueba.

Tengo un multímetro barato con un modo de frecuencia. Detecta una frecuencia sensata y medible en la salida de onda cuadrada (aunque ~477 Hz en lugar de los 1527 Hz calculados/esperados), pero nada en la salida triangular.

Cuando inserto un pequeño altavoz piezoeléctrico entre tierra y las salidas, no escucho nada, a menos que también use el medidor de frecuencia al mismo tiempo, en cuyo caso escucho un tono audible en una frecuencia controlada por el potenciómetro, que se desvanece. en aproximadamente 1/2 segundo cuando se retiran las sondas. Nuevamente, esto solo funciona en el lado de la onda cuadrada, no en el lado del triángulo.

En el modo de voltímetro, veo ~ 2,4 V en el cuadrado y ~ 1,4 V en el triángulo de una batería de 9 V muy cansada que da 5,1 V. Obtuve resultados similares manejando el circuito desde la línea de 5V de un Arduino.

Veo que hay advertencias sobre el circuito divisor de voltaje que estoy usando, pero no las entiendo completamente.

Mis preguntas:

¿Es factible hacer osciladores de amplificador operacional simples como este con un suministro de ~ 5V?

¿El divisor de voltaje es inadecuado para producir una salida audible, o necesito un circuito amplificador separado, o hay algún otro problema?

Si usa un opamp de riel a riel, la salida cuadrada oscilará entre 0 y 5 V, lo que significa una salida máxima de 2.5 V que concuerda con lo que encontró, sin embargo, si planea conectar un altavoz, necesitará una etapa adicional ( un búfer o transistores), el integrador que convierte la onda cuadrada en onda triangular generalmente tendrá una salida más baja, la ganancia está controlada por la constante RC, pero también controla la frecuencia de oscilación, por lo que tendrá que ajustarla. Para la etapa del integrador, también necesitará una salida push-pull o un búfer si desea conectarlo a un altavoz.
Los osciladores de anillo inversor siempre son fáciles de hacer .
Para controlar un altavoz directamente, necesitará MUCHA CORRIENTE. Una pequeña batería de 9V gastada no será suficiente.
Los beepers piezoeléctricos @HarrySvensson funcionan terriblemente a baja frecuencia. Según la hoja de datos, la suya tiene una resonancia de 4 KHz. Sin embargo, podría escuchar algunos bordes rápidos de la onda cuadrada.

Respuestas (1)

¿Ve 2,5 V CC en cada una de las resistencias de 4,7 K en su divisor? Si no, algo está roto. (Verifique que su batería aún emita algunos voltios incluso cuando está conectada a su circuito. ¿Cae mucho menos de 5 V cuando está conectada? Las baterías agotadas tienden a hacer eso).

Tenga en cuenta que no es un altavoz piezoeléctrico, es un beeper piezoeléctrico y está diseñado no para los 2KHz habituales de los beepers típicos, sino para la resonancia más alta disponible de 4KHz.

Si se está ejecutando en 477, no debería escuchar nada allí, ya que está fuera de resonancia por 8X y por 20dB. (Es posible que escuche los bordes de una onda cuadrada: algún armónico alto y muy débil).

Cambie su R1 C1 para dar una salida de frecuencia mucho más alta de lo que ve ahora. Tal vez un límite de 0.01uF y un potenciómetro de 10K para R1, o simplemente mantener 0.1uF y establecer R1 en un valor mucho más bajo. Sintonice para obtener el máximo volumen del transductor piezoeléctrico. La salida de onda cuadrada debería dar resultados más fuertes que el triángulo. Y tenga en cuenta que R3 no es para el control de frecuencia, ya que reduce en gran medida el pico del triángulo a medida que aumenta la frecuencia. Es mejor dejar el valor de R3 ligeramente por debajo de R2 (para dar conmutación y oscilación). Luego use un potenciómetro para R1.

Gracias, esto es útil. Estaba viendo un buen +/- 2.4 fuera del divisor (la batería está dando 5v bajo carga, creo que estaba en ~ 6v descargada). Moveré las resistencias y jugaré con los valores para ver si puedo aumentar el voltaje del triángulo. Tengo un pequeño tablero de ruptura de amplificador en orden que debería facilitar la escucha en el futuro.
Para empezar, el bote en realidad era R1, no R3. Mi R2 es 11K y R3 7.5K.
Con un límite más pequeño, obtengo un rango de frecuencia algo más alto, pero aún no hay salida audible sin la ayuda del medidor de Hz. ¡Supongo que experimentaré con amplificadores a continuación!
@RussellBorogove también, cuando las cosas actúan de manera extraña, cambie su IC por uno en buen estado, ya que podría haber sufrido algún daño parcial en el pasado. NO debería haber ningún evento sin explicación, como que la frecuencia sea tan baja o que su medidor de frecuencia ignore solo la salida del triángulo. Pruebe esto: mida los voltios de CC entre el pin de salida 1, primero el pin 4 y luego el pin 7. Debería ver 2,5 V CC para ambas mediciones (ya que el pin 1 tiene un promedio de 0 V CC). Si no, algo está frito o simplemente desconectado. Luego, repítalo para el pin de salida 7.
Al conectarme a un altavoz con alimentación, obtuve una buena onda cuadrada audible y solo un estallido de CC al conectar el triángulo. Verificó dos veces las conexiones, midió los voltajes correctos en varias partes del IC, intercambió un IC diferente, probó diferentes valores de resistencia y tapa, los mismos resultados. :/ Gracias por tu ayuda.
@RussellBorogove Eso sigue siendo raro. La falta de coincidencia de frecuencia debe ser la falla principal. Y tal vez Vout bajo también. (¡Doble los voltios y la energía acústica aumenta 4 veces!) Si puede crear una onda cuadrada de 5 Vpp (con una batería nueva de 9 V) y aumentarla a 4 KHz, el piezo debería sonar alto. Nota: TL084 no es un amplificador de "riel", por lo que la onda cuadrada será aproximadamente 1 V más baja que cada riel de suministro. Para una onda cuadrada bipolar, una batería de 5V daría una salida un poco por encima de 3Vpp, no de 5Vpp. (Para evitar este problema, puede conducir un 2N2222 con onda cuadrada, con el piezoeléctrico a través de la resistencia del colector, para un accionamiento piezoeléctrico de 5Vpp).
Estoy usando (la mitad de) un amplificador operacional TLV2324 ya que parecía que estaba diseñado para un voltaje de suministro más bajo. ¿Quizás sus otras especificaciones no son apropiadas para esta aplicación? ti.com/lit/ds/symlink/tlv2324.pdf
Con un R3 mucho más pequeño, obtengo sonido del bíper de las salidas cuadrada y triangular. Ciertamente no es de alta fidelidad, y no puedo escuchar mucha diferencia en el timbre entre los dos. Gracias de nuevo.
@RussellBorogove DOH! con TLV2324, ni siquiera oscilará a menos que R3 sea menor que r, 2.5V=(5V-1V)*10K/(10k+r) Entonces debemos tener R3<6K para crear oscilación. Esto se debe a que el pico de onda cuadrada superior para su amplificador operacional es 1v menos que los voltios de suministro de batería y, para provocar el cambio, R1 y R3 deben convertir ese pico en menos de 2.5V en el pin5 cuando el pin1 llega a 0V. Por lo tanto, si R3 fuera un potenciómetro, si subiera la resistencia lentamente, el pitido del triángulo se haría más fuerte, pero cuando R3 fuera más grande que 6K, la oscilación se detendría por completo. Conclusión: se eligió 8.2K para la batería de 9V, ¡la batería de 8v hace que falle!
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