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¿Es un oscilador de onda adecuado? ¿Cómo se puede controlar la frecuencia?

Descripción de la

Estoy haciendo un banco de analógico osciladores de onda senoidal y estoy interesada en realizar el diseño compacto.

He empezado por hacer un Puente de Wien oscilador. Como estoy trabajando a partir de una sola fuente de alimentación y estoy tratando de mantener el diseño pequeño, he estado usando el LM386n-1 IC.

Voy a estar usando el oscilador para hacer algunos aditivos de síntesis de audio, tal vez algunos de FM y probablemente voy a necesitar algunos de los osciladores como Lfo.

Mis preguntas son-

Es este un enfoque adecuado para hacer una compacta analógica oscilador de onda sinusoidal?

También, ¿cómo sugieren tengo el control de la frecuencia, que el componente de valor debe ser cambiado para lograr esto? - He probado a jugar con todas las resistencias para cambiar el tono, pero todos ellos parecen ser interdependientes.

Aquí está el circuito que he estado trabajando, que es el de la National Semiconductor LM386 de Baja Tensión de Potencia de Audio Amplificador de hoja de datos-

wien bridge LM386

Y esto es lo que mi aplicación se parece, no tengo un adecuado bombilla incandescente, así que lo he sustituido con un 1KΩ bote. Todavía no estoy seguro de lo que voy a utilizar en el circuito final como AGC, sugerencias son bienvenidas.

my wien bridge LM386

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RelaXNow Puntos 1164

Esto no contesta a lo que te pregunté, pero creo relevante aborda el problema.

Hoy en día haciendo esto en analógico es tonta, excepto, quizá, para algunos muy especializados o de alta frecuencia de las aplicaciones. Usted ha mencionado que esta es una aplicación de audio, así que no puedo imaginar una buena razón para que todos los analógica. Su primera frase menciona a usted quiere de un banco entero de estas cosas, y desea que el diseño compacto. El enfoque analógico definitivamente no se compacta. Otro problema con el analógico enfoque es que las frecuencias y las amplitudes va a la deriva.

Una forma mucho mejor para hacerlo es generar todas las ondas sinusoidales en un procesador y sumarlos digitalmente. Todos ellos pueden utilizar el mismo de 1/4 de onda sinusoidal de la tabla de índice en ella en diferentes incrementos por ejemplo, para obtener las diferentes frecuencias.

Esto es así dentro de la capacidad de incluso de gama baja de Dsp, como el dsPIC de Microchip línea. Un dsPIC33F suena como un buen ajuste. En 40 MIPS, usted tiene 1000 instrucción de los ciclos de cada una de las muestras a 40 kHz de frecuencia de muestreo. Eso es un montón, y permitirá un montón de diferentes senos para cada muestra. El DSP multiplicación-acumulación de hardware permitirá que cada contribución se añade su propia ganancia fácilmente.

Digitalmente señales derivadas como que no deriva en la frecuencia o la amplitud, y tendrá una mejor relación señal-ruido. Con 16 bits de números 96 dB. Eso es factible en analógico si tienes cuidado. Sin embargo, la exactitud de la señal digital será mucho mayor. No hay ninguna posibilidad en todos los analógica generadores pueden ser dentro de 1 parte en 65000 cada muestra sólo debido a la amplitud de la imprevisibilidad solo. La frecuencia de las señales digitales también se pueden ajustar de forma muy precisa, y la digital sine sintetizador de no necesitar un par de ciclos a stabalize antes de su salida es lo que usted espera.

Edit: Aclaración en el Seno de la Generación de

Veo algunos inconvenientes de búsqueda de la tabla sine generación mencionado en otras respuestas que son incorrectas, por lo que estoy añadiendo más aclaración del método aquí. Dos objeciones que se plantearon, la precisión y la resolución de frecuencia.

En primer lugar, permítanme explicar la estructura normal de una condición de búsqueda. Tenga en cuenta que una onda sinusoidal es de cuatro manera simétrica. Por lo tanto, usted sólo necesita almacenar 1/4 de ciclo. El primer cuadrante de la forma de onda se repite, ya sea revertido, negado, o ambos, en los tres restantes 1/4 de ciclos. Un buen truco para hacer esto fácil es expresar el ángulo de tal manera que un círculo completo es una potencia de dos, preferentemente, a través de toda la palabra de la máquina que está ejecutando el código. Eso significa que el ángulo de adiciones y resta de envoltura alrededor del círculo automáticamente sin código explícito para ese propósito, si usted hace el ángulo de las matemáticas de aritmética de enteros sin signo. Esta representación también se hace la búsqueda en el 1/4 de onda de mesa muy fácil.

Los dos bits altos del ángulo indicar el cuadrante, por lo que sólo el restante inferior de bits utilizados para el índice en la tabla. Si el mayor ángulo de bit se establece, entonces, la tabla de resultados es negada. Si el nivel siguiente de bit se establece, a continuación, la tabla está indexado al revés. Que es tan simple como complemento de los restantes bits bajos antes de usarlos como el índice. La mesa no tiene que ser el tamaño de tal manera que todos los bits bajos puede ser utilizado como índice. Por ejemplo, en un 16 bits de la máquina como un dsPIC, sería natural que el uso de 16 bits para el ángulo. Que deje de 14 bits para índice en la tabla, lo que sería una mesa muy grande. Normalmente, y en este caso, de una gran mesa, no es necesario. Un tamaño razonable podría ser de 1024 segmentos, que haría uso de 10 bits de índice. El resto de los 4 bits de índice (en este ejemplo) puede ser ignorado o se utiliza para interpolar entre adyacente entradas. La tabla tendrían 1025 entradas, lo que significa 1024 segmentos. Una onda sinusoidal aproximada con 4096 (la tabla se usa 4 veces durante toda la onda sinusoidal) pasos sería muy bueno. Si los bits adicionales se utilizan para interpolar entre adyacente entradas de la tabla, es aún mejor. Imaginar una onda sinusoidal aproximada con 4096 segmentos lineales por ciclo. Sería muy difícil ver algún error.

Como para exactitud, no las matemáticas. Una onda sinusoidal cambios más rápidamente a cero ángulo, por lo que es fácil calcular el peor de los casos de error de sólo un tonto de búsqueda en una resolución de 1024 punto de la tabla. El primer valor de la tabla sería 0, y el segundo seno(Pi/2048) = .00153. El peor de los casos el error es, por tanto, la mitad de la que, o .000767. Que equivale a una relación señal a ruido de 62 dB, y que es sólo de elegir un valor de la tabla sin interpolación. Utilizando el resto de los 4 bits de índice para interpolar aumenta la relación señal a ruido a 86 dB. Si eso no es suficiente, utilice un número más grande para el ángulo y interpolar el uso de los bits adicionales.

La resolución de la frecuencia no es también un problema. Al parecer, algunos están pensando que el ángulo de incremento por cada muestra debe ser un múltiplo del ángulo de paso por la entrada de la tabla. Eso no es cierto en absoluto. Con tan solo un 16 bits ángulo y una resolución de 1024 tabla de segmentos ya le da 16 veces más ángulo de resolución de cada entrada de la tabla. En la práctica, me gustaría probable que el uso de dos palabras (32 bits en este ejemplo) para los ángulos y el ángulo de incrementos. Que proporciona una frecuencia muy alta resolución, y también le da más de interpolación de bits para obtener la relación señal a ruido. En un 40 kHz de frecuencia de muestreo de 20 Hz tono (el peor de los casos) requeriría un ángulo de incremento de 1/2000 círculo por ejemplo. Esa es una parte en el 33 es el uso de 16 bits ángulos. Eso por sí solo puede ser suficiente para muchas aplicaciones. Si utiliza una versión de 32 bits de ángulo, la resolución de frecuencia de 20 Hz es de más de 1 parte en 2 millones de dólares.

Así que no descartemos de búsqueda basado sine generación en el firmware tan rápidamente. Al menos no vamos a descartar por las razones equivocadas. Tenga en cuenta que ninguna de las cosas que he descrito, sería difícil para un dsPIC a hacer. Esto incluye interplation desde un dsPIC puede hacer un 16 x 16 a 32 bits se multiplican en un solo ciclo de instrucción.

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lillq Puntos 4161

La razón para el uso de una pequeña lámpara incandescente es que tiene un coeficiente de temperatura positivo (PTC), que el oscilador necesita para estabilizar la amplitud. El potmeter no.
La retroalimentación negativa resistencia debería ser al menos el doble de la resistencia de la PTC.

La frecuencia del oscilador es determinada por las dos resistencias y dos condensadores en el no inversor pin, y el esquema parece haber un error: tanto las resistencias deben ser iguales (4k7 o 47k), así como la de los condensadores. La frecuencia es

f=12πRC

Así que usted puede controlar la frecuencia mediante el uso de un equipo de música potmeter para las resistencias. Ambos canales debe tener un buen seguimiento.

Siguientes sugerencias hice separado respuesta acerca de la DDS, por lo que los comentarios acerca de que en realidad se refieren a la respuesta.

7voto

lillq Puntos 4161

Un par de personas me sugirieron que me agregue una separada de respuestas acerca de la DDS. Así que he extraído de mi otra respuesta.

Olin la respuesta es bastante sensata: esta es la era digital. Como dice su señal será mucho más estable (de cristal de precisión), pero el uso de un microcontrolador no es la solución; su seno tabla de búsqueda es fija, y la frecuencia de los pasos pueden ser demasiado grueso.
Una mejor solución es DDS, Síntesis Digital Directa. Esto se hace a menudo con especial DDS ICs, como AD9851, y permite un muy alto nivel de control de frecuencia (dependiendo del reloj hasta la milliHertz resolución). Usted necesitará un microcontrolador para el control de la sysnthesizer, por lo que no será la mayoría simple de la aplicación, ni el más barato. Pero hay buenas alternativas: Jesper Hansen diseñado una simple DDS aplicación basada en un controlador AVR.

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Julien Puntos 627

Me gustaría una segunda (o tercera) de Steven Olin y argumentos. Mientras que es perfectamente posible construir un sintetizador analógico que plantea desafíos significativos. La parte superior de la lista es la estabilidad de la temperatura - tener que volver a sintonizar con frecuencia los osciladores no es divertido y escribo desde la experiencia personal en la construcción de una tradicional (sustractiva) sintetizador con sólo dos osciladores hace algunos años.

Y si usted está interesado en la síntesis aditiva, olvídalo! Usted será malabares con demasiadas osciladores, y usted no será capaz de mantenerse al día con la frecuencia a la deriva. Ahora sé que algunas personas todavía prefieren a los sintetizadores analógicos a digital para su grasa, libre de sonido de fase, pero no estoy convencido.

Hay un tipo llamado Doug Curtis, quien fundó una compañía llamada Curtis Electromusic Especialidades en 1979 para producir dedicado ICs para el desempeño de las funciones tradicionales de Vco, Vcf, etc y estos probablemente extendido la vida de sintetizador analógico diseños por un par de años por ser mucho menos propensas a la deriva y hacer diseños más barato), pero incluso él sucumbió a la revolución digital en 1988. Todavía hay stock viejo de sus fichas en torno a los que ir para premium precios en eBay!

Sobre el tema de la FM de síntesis de sonido, este fue el tema de mi tesis de Licenciatura en 1981 y mientras me las arreglé para desarrollar un análogo de sonido FM 'motor', mis conclusiones fueron que no podía coincidir con una síntesis digital del motor - y que era hace 30 años!

1voto

Mark Biek Puntos 41769

Aquí es un software de enfoque DDS que he utilizado, basado en MiniDDS de Jesper Hansen, que genera una onda senoidal hasta 200 kilociclos o así. Filtrado podría ser útil en algunas aplicaciones.

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