Oscillatore a ponte di Wien

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Tra i generatori di forme d'onda, l'oscillatore a ponte di Wien è uno dei più conosciuti. La sua principale caratteristica è l'elevata stabilità della frequenza di oscillazione che, a patto di avere un guadagno pari a 3, cioè di avere $R 2 = 2 R 1$ , è data da:

$f_{0}=\frac{1}{2 \pi RC}$

La presenza delle oscillazioni può essere ricavata imponendo la condizione di Nyquist relativa al prodotto $\beta\cdot A = 1$ . In questo caso infatti A è l'amplificazione dell'operazionale in configurazione invertente e vale $A = - R 2 / R 1$ . Il termine $β$ (il coefficiente di reazione) può invece essere agevolmente ricavato dalla rete di reazione positiva e vale: $\beta = \frac {R//\frac{1}{j \cdot \omega C}}{R//\frac{1}{j \cdot \omega C} + R + \frac{1}{j \cdot \omega C}}$ . In definitiva la condizione di Nyquist si traduce in una doppia condizione che lega il numero complesso $\beta\cdot A$ ad avere fase nulla e modulo unitario.

La condizione sulla fase determina la frequeza di oscillazione mentre la condizione che il modulo deve avere valore unitario, alla frequenza di oscillazione, impone l'amplificazione pari a 3 per cui $R_2 = 2 \cdot R_1$

L'innesco è possibile se inizialmente $R 2 > 2 R 1$ per garantire questa condizione, generalmente, $R 2$ viene sostituita da un termistore NTC (Negative Temperature Coefficient), oppure $R 1$ da un termistore PTC (Positive Temperature Coefficient).

Una soluzione classica prevede l'utilizzo di una semplice lampadina al posto di $R 1$ . Il comportamento del filamento infatti prevede che la resistenza sale quando quest'ultimo si riscalda. Da questo punto di vista, l'uso di una lampadina è del tutto equivalente ad un termistore PTC. L'inerzia termica della lampadina permette di stabilizzare efficacemente l'ampiezza della sinusoide in uscita, mantenendo la distorsione a valori molto bassi. Il primo utilizzo di questa configurazione è accreditato a William R. Hewlett, fondatore con David Packard della società Hewlett Packard. Il primo prodotto di questa azienda è stato proprio un oscillatore audio a ponte di Wien stabilizzato con una lampadina e commercializzato sotto il nome di HP 200A.

Lo schema a fianco mostra il circuito basato su un amplificatore operazionale in grado di evitare il flusso di corrente catodica di riposo nell'elemento termosensibile,ottenendo una migliore stabilizzazione dell'ampiezza del segnale

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Categorie: Stub elettronica | Da wikificare - ottobre 2006 | Elettronica

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