Analoge Oszillatoren werden driften. Für Ihre Zwecke ist ein Kristall genau genug. Sie können versuchen, einen analogen Oszillator zu optimieren, indem Sie etwas verwenden, das von einem Kristall als Referenz abgeleitet ist. Wenn Sie den Kristall bereits dort haben, können Sie ihn auch verwenden, um die gewünschten Frequenzen direkt zu erzeugen.

Selbst ein von einem Kristall getakteter Low-End-DSP kann Audio-Sinuswellen synthetisieren. Es kann sogar jeden Sinus intern digital erzeugen und dann hinzufügen, um ein zusammengesetztes Ausgangssignal zu erzeugen. Dies können verschiedene Harmonische mit ihren eigenen Verstärkungen und Phasenverschiebungen oder sogar beliebige Frequenzen sein. Es gibt einen Grund, warum Sie keine analogen Synthesizer mehr sehen.

In dieser Antwort werde ich ausführlich darauf eingehen, wie Sinuswellen in einem Prozessor erzeugt werden.

Verwenden Sie Teile mit niedrigeren Temperaturkoeffizienten (z. B. NP0 oder C0G für Keramikkondensatoren). Dies ist normalerweise die teuerste Option, bei einer First-Pass-Optimierung jedoch am einfachsten.

Verwenden Sie einen Qualitätsspannungsregler, um den Oszillator zu versorgen, der innerhalb des Betriebstemperaturbereichs des Designs unempfindlich gegen Temperaturschwankungen ist.

Minimieren Sie die Abhängigkeit von variablen Komponenten (Kondensator, Induktor oder Resister) zum Stimmen. Füllen Sie die Variablenkomponenten mit festen Komponenten auf, um die Werte der Variablenkomponenten zu minimieren. Ersetzen Sie beispielsweise ein 100k \ $ \ Omega \ $ -Potentiometer durch einen 47k-Widerstand an den beiden Beinen eines 10k \ $ \ Omega \ $ -Potentiometers, da das Potentiometer einen Temperaturkoeffizienten von 1000 ppm haben kann, während der 1% -Widerstand des festen Metallfilms einen haben kann Tempco von 200-500 ppm.

Verwenden Sie Teile mit komplementären Temperaturkoeffizienten von Komponenten (oder zusätzliche Komponenten mit einer Temperaturvariabilität, die gut charakterisiert ist wie ein Thermistor, z. B. +10 Ohm pro Grad Anstieg), die eine Änderung in aufheben Werte, wenn sich die Temperatur ändert. Z.B. Oszillator-Drift-Korrekturschaltung (hauptsächlich in Bezug auf RF Oszillator-Drift, aber die Prinzipien sind konsistent)

Sie könnten einen niederfrequenten Kristalloszillator wie z Die 32,768 kHz werden üblicherweise als Uhrenkristall bezeichnet, wie sie typischerweise in Echtzeituhrschaltungen (RTC) sowie in Mikrocontrollern mit geringer Leistung verwendet werden. Wenn Sie es in einem VXO mit einer kleinen Abstimmbarkeit (auch bekannt als "Pull") ~ 10% und einem Frequenzteiler verwenden, können Sie einen sehr stabilen Audio-Oszillator erzeugen, der über einen engen Bereich abstimmbar ist.

Der andere besteht darin, die Umgebung der Oszillatorschaltung thermisch stabil zu machen, indem a) eine Isolierung verwendet wird, um die thermische Änderung zu minimieren und zu verlangsamen, und gegebenenfalls b) eine temperaturstabilisierte Wärme / Kühlung wie ein ofengesteuerter Kristalloszillator, OCXO.

Wenn Sie sich Quarzoszillatormodule oder "Dosen" ansehen, achten Sie auf deren Ausgangstyp. Die meisten sind für die digitale Zeitmessung / Taktgenerierung ausgelegt und geben nur ein digitales Signal aus, obwohl Sinus- oder abgeschnittene Sinuswellenmodule oder XO verfügbar sind.

In Reaktion auf die erforderliche Stabilität ist dies anwendungsabhängig. Wenn Sie in der Lage sein möchten, die Frequenz des Oszillators über die Zeit anzupassen (z. B. in einem Mehrspur-Aufnahmestudio, in dem Spuren überlagert und jede Spur separat aufgenommen wird), ist Stabilität wichtig, da die absolute Genauigkeit des menschlichen Gehörs mäßig ist (nicht besser) als 1% würde ich raten ), ist eine relative Frequenzfehlanpassung in viel geringerem Maße leicht erkennbar (wieder würde ich raten ca. 0,1 - 0,01%).

Nur um mich einzuschalten, habe ich ungefähr 10 Jahre lang analoge Synthesizer repariert und bin mit dem Driftproblem gut vertraut. Viele Musiker mögen den analogen Oszillator gerade wegen seiner Unvollkommenheiten, und meiner bescheidenen Meinung nach ist dies nicht so sehr "Schlangenöl", sondern eine Frage des Geschmacks und der Präferenz. Vergessen wir nicht, dass perfekte Wellenformen Musik nicht unbedingt angenehmer machen.

Wenn Sie ein Moog MicroMoog-Servicehandbuch (kostenlos im Internet verfügbar) herunterladen können, finden Sie in Abschnitt 2-8 eine Beschreibung ihres Oszillators Das war (für mich) beeindruckend stabil. Der Oszillator ist aufgrund der in Abschnitt 2-3-3 beschriebenen cleveren Schaltung, die als Stromquelle fungiert, so stabil.

Grundsätzlich ist die Schaltung so ausgelegt, dass sie eine konstante Temperatur auf dem Transistorarray-IC aufrechterhält, der den Oszillator ansteuert. Ich fand das sehr gut: Das Instrument wurde eingeschaltet, erwärmt (in weniger als einer Minute) und blieb danach im Gegensatz zu vielen anderen analogen Synthesizern stabil.

Viel Glück bei Ihrem Projekt. Wenn Sie ein gutes Design haben, posten Sie es bitte. Chris Rowland

Die seit den 1970er Jahren verwendete Lösung bestand darin, ein Paar angepasster PNP-Transistoren zu verwenden, um einen exponentiellen Spannungs-Strom-Wandler zu bilden. Die Eingangsbasis-Emitter-Spannung hängt exponentiell mit dem Kollektorstrom zusammen. Indem der zweite Transistor so konfiguriert wird, dass sein Strom in der entgegengesetzten Richtung zum ersten ist, wird der größte Teil der Temperaturabhängigkeit aufgehoben.

Jede verbleibende Temperaturabhängigkeit wird durch Verwendung eines Thermistors in thermischem Kontakt behandelt mit dem angepassten Transistorpaar im Rückkopplungspfad eines Operationsverstärkerspannungssommers an ihrem Eingang.

Das scheinbar einfache Thomas Henry VCO-1-Design setzt dies um.

Früher habe ich mit einem Gerät gearbeitet, das Sinuswellen mit hoher Qualität und geringer Verzerrung erzeugt und gleichzeitig TCXO-Stabilität aufweist. Der Trick, den die Designer verwendeten, war ein VCO, der durch die Ausgabe einer PLL gesteuert wurde. Die PLL wurde wiederum mit dem analogen Oszillatorsignal und mit einer digitalen Uhr von einem Mikrocontroller gespeist. Dieser Mikrocontroller, der in der Lage war, jede Frequenz durch Zählen zu erzeugen (und schließlich durch 2 zu teilen, um daraus eine Rechteckwelle zu machen).

Ein typischer Quarzoszillator ist gut bis +/- 50 pm. Wie Olin Lathrop sagte, ist das gut genug. Zum Beispiel wäre 440 Hz Konzert A 440 + / 0,022 Hz. Ich glaube nicht, dass die meisten Leute das hier könnten.

Wenn Sie jedoch einen Standardweg kalibrieren möchten, verwenden Sie eine Kalibrierungstabelle. Da ein Teil der Drift auf die Temperatur zurückzuführen ist, messen Sie die Frequenz bei verschiedenen Temperaturen und speichern diese in einem PROM. Anschließend verwenden Sie einen Temperatursensor und diese Tabelle, um zu berechnen, auf was der VCO-Eingang eingestellt werden soll.

Verwenden Sie den (jetzt schwer zu findenden) CEM3340 IC.

Für einige Benutzer ist die Instabilität eines analogen VCO übrigens kein Problem. Es gibt den möglichen Klangerzeugungen zusätzliches Interesse - mit ihm als einer Komponente. Traditionelle nicht elektronische Musikinstrumente ändern ihren Ton auch mit der Temperatur (und Luftfeuchtigkeit).