Oscilador sinusoidal del puente de Wien

esquemático

simular este circuito : esquema creado con CircuitLab

Comprobaría que en el oscilador sinusoidal del puente de Wien la ganancia A_V=1+(R5+R4)/R3) es en realidad A_V=3 como requiere el criterio de estabilidad de Barkhausen. Entonces construyo este circuito con un potenciómetro de 10k en lugar de R4 y obtengo que para R4=6.38K (entonces R3 se convierte en 13.7k) comienza la oscilación. Con esta configuración el circuito debería tener una ganancia A_V=2.2 (con la fórmula mencionada anteriormente) pero observo una ganancia de 2.9-3. ¿Cómo puedo considerar la contribución de los diodos a la fórmula de ganancia?

Lo que has mostrado no es un oscilador. No hay retroalimentación dependiente de la frecuencia. Su "R3 se convierte en 13.7k" no tiene sentido. Prueba con una mejor explicación.
Por supuesto que no es un oscilador. Para obtener un oscilador, debe conectar el punto A a la entrada no inversora V + a través de un cortocircuito (sin la fuente de voltaje sinusoidal). Ahora, de acuerdo con el criterio de estabilidad de Barkhausen, el circuito soporta oscilaciones de estado estable solo para la frecuencia para la cual la ganancia de bucle es = 1. Si calculas esta condición en este caso obtienes A_V=3. Así que construyo un nuevo circuito para verificar que en realidad A_V=3 cuando comienza la oscilación.
gilgameshd, ¿por qué no medir la ganancia del bucle directamente? Conecte el nodo A al no inv. entrada opamp y desconecte la ruta de retroalimentación positiva R7...C1..... Ahora, excite esta ruta (a través de R7) con una señal de prueba y mida el voltaje de salida opamp.

Respuestas (1)

La ganancia que mide depende de la amplitud de la señal en este circuito. Esta es la función de los diodos.

Por ejemplo, si la amplitud de la señal de salida es pequeña (digamos menos de 0,6 V), entonces ninguno de los diodos a través de la resistencia (¿R6 ? -- está oculto) conducirá, y su ganancia será 4x (con las resistencias de 10k). Cuando la amplitud excede un pico de aproximadamente 2,4 V, entonces, en los extremos de la salida sinusoidal, los diodos conducirán y limitarán efectivamente el voltaje a través de R6 a aproximadamente 0,6 V. Esto reduce la ganancia más allá de esta amplitud a 3x (las otras resistencias la controlan). ).

Si tuviera que dibujar un gráfico, la ganancia (pendiente de VOUT frente a VIN) sería 4x hasta que los picos alcanzaran los 2,4 V, luego se reduciría a 3x para la porción de señal más allá de eso. Debido a que la ganancia cambia con la amplitud de la señal, obtendría distorsión.

Este es el propósito exacto de los diodos en este circuito: permiten que cambie la ganancia, y si las resistencias (y otros componentes) son correctas, para amplitudes de señal pequeñas, la ganancia de caída general será apenas mayor que 1, y las oscilaciones se acumulará. Sin embargo, cuando la amplitud alcance alrededor de 2,4 V, la ganancia caerá y la amplitud se estabilizará alrededor de donde la ganancia "promedio" es 1,0.

Cuando la oscilación ya ha comenzado (y se supera el umbral de 2.4V), al aumentar el voltaje de entrada, la ganancia A_V=1+(R5+R4)/R3) baja rápidamente... este efecto debe conectarse con diodos. ¿Cómo puedo considerar la contribución de los diodos a la fórmula de ganancia para incluir este efecto?
no hay una manera de hacer esto analíticamente con precisión. Para una aproximación aproximada, considere que el pico de voltaje de salida está limitado a alrededor de 0,6 V en cada diodo. En ese punto, la ganancia comienza a caer. Si (antes de ese punto) la ganancia del amplificador es ligeramente > 3, caerá a < 3 cuando la amplitud sea tal que haya 0,6 V en el diodo. Esto significa que el pico V es 3x esto, o alrededor de 1,8 V.
En principio, estoy de acuerdo con los comentarios jp314. Pero se debe considerar que la amplitud de salida depende de la cantidad de "ganancia de bucle en exceso". Eso significa: si la ganancia del bucle de pequeña señal en w = wo es LG = 1,3, necesitamos más reducción de resistencia (apertura del diodo) que en el caso de LG = 1,1. En el último caso, los diodos se abren solo un poco y la caída de voltaje correspondiente quizás sea (0.3...0.4) voltios solamente (en lugar de 0.6V)
Oscilador sinusoidal del puente de Wien
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