Ruido en oscilador de onda sinusoidal sintonizable

Eso es inestabilidad en los opamps.

Eso puede suceder fácilmente si tiene un mal desacoplamiento como se menciona en los comentarios o si hay demasiada capacitancia desde los nodos de entrada de inversión a tierra. Esa capacitancia junto con la resistencia de retroalimentación agrega un cambio de fase que puede causar oscilación.

La ganancia del amplificador operacional varía con el nivel de polarización instantánea que explica por qué solo ocurre en algunas partes de la onda sinusoidal de salida.

Una cura común para esto es agregar una pequeña capacitancia a través de la resistencia de retroalimentación (R30, R23, R26). Por lo general, solo necesita estar en la región de 10 pF y no debería afectar la operación a la frecuencia de operación.

Cuando se diseña una PCB, es necesario minimizar las longitudes de las trazas en el nodo inversor o los parásitos de la PCB pueden desencadenar este tipo de oscilación. En un diseño de PCB, siempre preveo una capacitancia a través de la resistencia de retroalimentación en caso de que sea necesario.

En los diseños de montaje en superficie que no han incorporado un capacitor en el diseño, puede soldar un capacitor directamente encima de la resistencia de retroalimentación como un "truco" para que el circuito funcione.

Tanto las oscilaciones estables como las parásitas ocurren debido a la retroalimentación positiva de ganancia unitaria y al criterio de Barkhausen.

Dado que hay 3 amplificadores operacionales inversores, existen 3 rutas de retroalimentación positiva desde la salida a otra entrada. Todo lo que se necesita es una fracción de picofaradio entre una salida de baja impedancia y una entrada de alta impedancia con una ganancia de bucle total de 1. Sabiendo que la impedancia del condensador se reduce con el aumento de la velocidad de respuesta, dV/dI=Z(f) con dV/Ic =C*dt.

Puedo simular esta oscilación con una red RC parásita arbitraria con <1 pF y acercarme a su señal, pero no a un patrón estable como el suyo.

teoría de operación

Un oscilador de cambio de fase de 3 segmentos con un cambio de fase de 60 grados por segmento con retroalimentación inversora que agrega 180 adicionales para satisfacer la retroalimentación positiva (0 = 360 grados) con ganancia unitaria.

• Sin embargo, este circuito solo tiene 2 cambiadores de fase RC y un inversor con una ligera ganancia de> 1.0. La relación de los valores R utilizados en la 3.ª etapa en serie y en paralelo con los diodos afectará al estado estacionario Vpp. -El Vref acelera la oscilación cuando está sintonizado para Q alto (BW estrecho), lo que acelera el tiempo de estabilización (k/BW). El valor de Vref es casi irrelevante ya que la amplitud no es ni muy estable ni precisa.
• Los criterios de Barhausen se cumplen cuando cada filtro RC se desplaza solo 45 grados con atenuación pero con una ganancia neta de 1. La superposición dice que la entrada inversora tiene una ganancia de -1 y una fase de -180. Dado que Vin- es un punto medio entre la etapa anterior y la salida, el cambio de fase debe ser la mitad de 180 grados o + 90 grados, ya que domina la ganancia no inversora.
  • por lo tanto, el cambio de fase general con 3 etapas es 90+90+180

profesionales

• La amplitud Vpp de estado estacionario del seno es relativamente constante con el cambio de 100k Pot.
• funciona, aunque no es calidad de instrumento, pero es barato

Contras

• Dado que un potenciómetro lineal solo puede cambiar alrededor de 200:1, esto limita el rango de frecuencia.
• La distorsión limitante del diodo puede ser < 5% pero no es muy pura. Aunque esto se puede mejorar ajustando la ganancia más cerca de 0.9x y haciendo que la resistencia del diodo agregue x.
• los parásitos pueden ser una molestia con este diseño, por lo que se necesitan métodos de supresión.
• la amplitud de la salida cambia inmediatamente a medida que cambia el punto de ruptura y los cambios de frecuencia no son coherentes. Pero se asienta bastante rápido dependiendo de los valores de Q de R en la tercera etapa. (es decir, qué tan cerca de la ganancia unitaria con los diodos apagados).

Hay mejores diseños de osciladores de onda sinusoidal.

Solo el tercer opamp (con los diodos) necesita tener ganancia de voltaje. La salida del segundo amplificador operacional tiene la distorsión más baja. Hazlo asi:

Está utilizando amplificadores operacionales duales TL072. El segundo TL072 parece tener su amplificador operacional no utilizado que no está correctamente desactivado, entonces podría estar oscilando.