Ciao
polaris006, provo a dirti qualcosa.
Dal ragionamento grossolano che ho fatto ho dedotto che il valore di picco della tensione di uscita dovrebbe essere dalle parti di
dove Vz è la tensione di intervento degli zener: se Vz vale 3.3V si dovrebbe avere un valore di 4.66V che come vedi è molto prossimo a quello che hai ottenuto.
Il ragionamento è il seguente:
Come è noto il filtro di Wien alla frequenza di centro banda attenua 3 volte la tensione di ingresso, quindi, affinché l'oscillazione riesca a sostenersi, è necessario che l'amplificatore guadagni almeno 3.
Nel tuo circuito per avere un guadagno di 3 occorre che il valore della resistenza di controreazione, quella tra l'uscita dell'operazionale e l'ingresso invertente, sia pari a 20k.
In pratica se il valore di quella resistenza fosse minore di 20k, anche di poco, l'oscillazione si spegnerebbe, viceversa se fosse maggiore di 20k, anche di poco, l'oscillazione si sosterrebbe e aumenterebbe fino alla saturazione dell'amplificatore che nel tuo caso avverrebbe per un valore della tensione del segnale in uscita di circa 13V di picco (diciamo grosso modo 2V sotto i valori di alimentazione).
Per avere un'ampiezza stabile del segnale di uscita di valore intermedio, cioè inferiore a quello di saturazione dell'amplificatore ma non nullo, occorre aggiungere un meccanismo di retroazione che sia in grado di incrementare il guadagno oltre 3 quando l'ampiezza del segnale di uscita tende a scendere sotto un certo valore di soglia e di ridurlo al di sotto di 3 quando invece l'ampiezza tende a salire sopra il valore di soglia.
Nel tuo circuito il meccanismo di retroazione è costituito dai due zener e dalla resistenza di 100k.
Se gli zener fossero aperti succederebbe che l'ampiezza del segnale di uscita aumenterebbe fino alla saturazione dell'amplificatore perché, essendo il valore della resistenza di controreazione pari a 22k, quindi maggiore di 20k, il guadagno sarebbe maggiore di 3.
Viceversa se gli zener conducessero sempre succederebbe che l'ampiezza del segnale di uscita dell'amplificatore si ridurrebbe fino ad annullarsi perché il valore risultante della resistenza di controreazione, cioè quello del parallelo tra 22k e 100k, sarebbe pari a 18k, quindi minore di 20k e il guadagno sarebbe minore di 3.
Con gli zener funzionanti, che si accendono e conducono solo quando la tensione ai loro capi supera il valore di soglia (nel tuo caso 3.3V) succede che se il valore di picco del segnale di uscita è inferiore a quello di soglia non conducono mai e quindi siamo sempre nelle condizioni di guadagno maggiore di 3, perciò il segnale di uscita tende ad aumentare, se invece il valore di picco del segnale di uscita supera quello di soglia succede che per una parte del ciclo gli zener non conducono, mentre per la parte rimanente conducono, quindi in queste condizioni succede che il valore della resistenza di controreazione si porta da 22k a 18k quando i picchi superano il valore di soglia, quindi due volte per ogni ciclo.
Va notato che se l'ampiezza del segnale di uscita è poco superiore al valore di soglia succede che gli zener conducono solo all'apice dei picchi del segnale, cioè per una piccola parte del ciclo, vuol dire che per la maggior parte del ciclo il guadagno è maggiore di 3, viceversa se l'ampiezza del segnale è molto superiore al valore di soglia succede che gli zener conducono per la maggior parte del ciclo, quindi in questo caso per la maggior parte del ciclo il guadagno è minore di 3.
Va notato anche che se il valore della resistenza di controreazione si alterna tra 22k e 18k al ritmo del segnale, cioè molto rapidamente, l'effetto che si ottiene è come quello che si otterrebbe se vi fosse una sola resistenza di valore intermedio tra i due, più vicino a 22k se per la maggior parte del ciclo gli zener sono spenti, più vicino a 18k se per la maggior parte del ciclo sono accesi.
A questo punto si comprende facilmente che il valore di 20k, che è quello di equilibrio e che si trova giusto a mezza strada tra 18k e 22k, si ottiene quando gli zener sono accesi per il 50% del ciclo, cioè quando l'ampiezza del segnale è tale da far accendere gli zener con un angolo di fase che va da 45° a 135° e da 225° a 315°.
E questa condizione si ottiene quando il valore di picco del segnale è pari a
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Il ragionamento è approssimato anzitutto perché non è vero che gli zener conducono bruscamente al superamento della soglia, poi non sono affatto precisi e non è neanche vero che la frequenza di commutazione sia sufficientemente alta da far valere il ragionamento della media, lo sarebbe se la banda passante del filtro fosse molto stretta e invece non lo è, questo provoca uno scostamento dalle previsioni e soprattutto una certa distorsione del segnale di uscita, infatti per ottenere maggiore precisione dell'ampiezza del segnale e minore distorsione si utilizzano spesso altre tecniche di regolazione, la migliore fa uso di una fotoresistenza illuminata da un led la cui intensità luminosa viene fatta dipendere dall'ampiezza del segnale di uscita.
Inviato: 26 mag 2019, 14:45
. Può essere legato ai diodi?