Generatory z mostkiem Wiena (2)

W tym trzyczęściowym artykule opisane są, nadal atrakcyjne i bardzo pożyteczne, generatory analogowe z mostkiem Wiena. Część pierwsza przedstawia podstawowe informacje i proste rozwiązania, druga pokazuje historię i rozwiązania trudniejsze, a trzecia przeznaczona jest głównie dla eksperymentatorów.

W pierwszej części artykułu przedstawiłem elementarne informacje o generatorach przebiegu sinusoidalnego z mostkiem Wiena. Omówiłem trzy proste sposoby stabilizacji amplitudy wytwarzanego sygnału: z  diodami zwykłymi i z diodami Zenera, z termistorem oraz z żarówką – rysunek 1.

Generatory z małą żaróweczką to znane od dawna, proste, łatwe do realizacji i nadal popularne rozwiązanie. Jednak słusznie czy nie, w literaturze za lepsze uchodzą układy zdecydowanie bardziej skomplikowane, gdzie wartość jednej z rezystancji R_A, R_B zmieniana jest „elektronicznie” przy wykorzystaniu tranzystora JFET lub fotorezystora, zawartego w specyficznym transoptorze. I właśnie takim, bardziej złożonym rozwiązaniom, poświęcony jest ten artykuł.

Ogólne reguły wytwarzania sinusoidy

Przypominam, że w generatorach z mostkiem Wiena i ze wzmacniaczem operacyjnym mamy dwie pętle sprzężenia zwrotnego, realizowane przez dwa dzielniki napięcia wyjściowego – rysunek 2. Jeden dzielnik z elementami R1, C1, R2, C2, daje jakiś współczynnik podziału i drugi dzielnik z rezystorami R_B, R_A musi mieć idealnie taki sam współczynnik podziału, aby uzyskać na wyjściu przebieg sinusoidalny o znikomych zniekształceniach.

Nie przesadzam ani trochę: podczas pracy generatora sinusoidalnego współczynniki podziału obu dzielników muszą być dobrane wręcz idealnie, żeby wypadkowe wzmocnienie było dokładnie równe jeden, bo to jest konieczne do uzyskania czyściutkiej, niezniekształconej sinusoidy. Można to osiągnąć w prosty sposób z wykorzystaniem diod, termistora lub żaróweczki, według rysunku 1. Ale tego wzmocnienia i potrzebnej amplitudy przebiegu wyjściowego może też pilnować układ elektroniczny – kontroler, który w jakiś sposób będzie korygował współczynnik podziału dzielnika, najczęściej wartość rezystancji R_A, według ogólnej idei z rysunku 3.

W praktyce funkcję zmiennej rezystancji pełni albo tranzystor polowy złączowy (JFET), albo fotorezystor. Zwykle nie jest to cała rezystancja R_A, a jedynie jej część, według nieco uproszczonej idei z rysunku 4.

Aby nie zwiększyć nieliniowości rezystancji R_A i poziomu zniekształceń, zmienna rezystancja stanowi tylko małą, a nawet bardzo małą część potrzebnej rezystancji R_A. W przypadku fotorezystora problem nieliniowości jest zdecydowanie mniejszy. Jest ogromnie ważny w przypadku wykorzystania tranzystora JFET, który może pracować w roli regulowanej rezystancji dla przebiegów przemiennych.

Generatory z tranzystorem JFET

Podkreślam, że w roli potrzebnej tu zmiennej, regulowanej rezystancji nie można wykorzystać obwodu kolektor – emiter tranzystora bipolarnego, bowiem na tej rezystancji występuje napięcie przemienne i prąd musi płynąć w obu kierunkach. W takiej dziwnej, nietypowej roli może natomiast pracować właśnie tranzystor polowy złączowy (JFET), bo napięcie jego bramki zmienia rezystancję kanału.

Tak, ale tylko w przypadku przebiegów o małych amplitudach, rzędu miliwoltów. Gdy amplituda rośnie, rezystancja kanału „jotfeta” staje się mocno nieliniowa, „niesymetryczna”.

Schematy z rysunku 5 pochodzą ze strony Analog Devices, opisującej niezbyt udane próby wykorzystania elektronicznych potencjometrów. Tranzystor JFET może pełnić funkcję rezystora o regulowanej wartości, ale tylko wtedy, gdy występują na nim bardzo małe przebiegi zmienne o amplitudach rzędu miliwoltów. Dlatego po pierwsze trzeba pracować z małym napięciem na tranzystorze, a po drugie, w niektórych rozwiązaniach wykorzystuje się dodatkowy obwód linearyzacji, zawierający dwa rezystory 100 kΩ (i ewentualnie kondensator), co widać na schemacie z prawej strony rysunku 5.

(…)

——– ciach! ——–

To jest tylko fragment artykułu, którego pełna wersja ukazała się w październikowym numerze czasopisma Zrozumieć Elektronikę (ZE 10/2026). Czasopismo aktualnie nie ma wersji drukowanej na papierze. Wydawane jest w postaci elektronicznej (plików PDF). Pełną wersję czasopisma znajdziesz na moim profilu Patronite, gdzie dostępna jest dla Patronów, którzy wspierają mnie kwotą co najmniej 15 zł miesięcznie. Natomiast niepełna, okrojona wersja, pozwalająca zapoznać się z zawartością numeru ZE 10/2026 znajduje się tutaj.

Piotr Górecki

Uwaga! Wskazówki, jak nabyć pełne wersje dowolnych numerów ZE znajdują się na stronie:
https://piotr-gorecki.pl/n11.