Gli oscillatori analogici andranno alla deriva. Per i tuoi scopi, un cristallo è abbastanza esatto. Puoi provare a modificare un oscillatore analogico usando qualcosa derivato da un cristallo come riferimento. Ma se hai già il cristallo, potresti anche usarlo per creare direttamente le frequenze desiderate.

Anche un DSP di fascia bassa con clock da un cristallo può sintetizzare onde sinusoidali audio. Può persino produrre digitalmente ciascuno dei seni internamente, quindi aggiungerli per creare un segnale di uscita composito. Può trattarsi di varie armoniche con i propri guadagni e sfasamenti, o anche frequenze arbitrarie. C'è una ragione per cui non vedi più sintetizzatori analogici.

Vado nei dettagli su come generare onde sinusoidali all'interno di un processore in questa risposta.

Utilizzare parti con coefficienti di temperatura inferiori (ad esempio NP0 o C0G per condensatori ceramici). Questa è in genere l'opzione più costosa, ma è più semplice in un'ottimizzazione al primo passaggio.

Utilizzare un regolatore di tensione di qualità per alimentare l'oscillatore, uno che sia immune alla variabilità della temperatura entro l'intervallo di temperatura di funzionamento del progetto.

Ridurre al minimo la dipendenza dai componenti variabili (condensatore, induttore o resister) per la messa a punto. Riempi i componenti variabili con componenti fissi per minimizzare i valori dei componenti variabili. Ad esempio, sostituire un potenziometro da 100k \ $ \ Omega \ $ con una resistenza da 47k sulle due gambe di un potenziometro da 10k \ $ \ Omega \ $ poiché il potenziometro può avere un coefficiente di temperatura di 1000 ppm, mentre le resistenze a film metallico fisso dell'1% tempco di 200-500 ppm.

Utilizzare parti con coefficienti di temperatura complementari dei componenti (o componenti aggiuntivi con una variabilità di temperatura ben caratterizzata come un termistore, ad es. +10 ohm per aumento di grado) che annullano una modifica valori al variare della temperatura. Per esempio. Circuito di correzione della deriva dell'oscillatore (principalmente in riferimento alla deriva dell'oscillatore RF, ma i principi sono coerenti)

Potresti considerare un oscillatore a cristallo a bassa frequenza come il 32,768 kHz comunemente indicato come un cristallo di orologio in quanto viene tipicamente utilizzato nei circuiti dell'orologio in tempo reale (RTC), nonché nei microcontrollori a bassa potenza. Usandolo in un VXO con una piccola sintonizzazione, (aka "pull") ~ 10% credo e un divisore di frequenza puoi generare un oscillatore audio molto stabile che è sintonizzabile su un intervallo ristretto.

L'altro è quello di rendere stabile la temperatura ambientale del circuito dell'oscillatore utilizzando a) isolamento per ridurre al minimo e rallentare il cambiamento termico e, se necessario b) calore / raffreddamento stabilizzato in temperatura come un oscillatore a cristallo controllato da un forno, OCXO.

Se guardi i moduli o le "lattine" dell'oscillatore al quarzo, presta attenzione al loro tipo di uscita, la maggior parte sono progettati per il cronometraggio digitale / generazione di clock e emettono solo un segnale digitale, sebbene moduli a onda sinusoidale o sinusoidale tagliata o XO sono disponibili.

In risposta alla stabilità necessaria, ciò dipende dall'applicazione. Se vuoi essere in grado di far corrispondere la frequenza degli oscillatori nel tempo (come in uno studio di registrazione a più tracce, dove le tracce sono stratificate e ogni traccia è registrata separatamente), la stabilità è importante perché mentre la precisione assoluta dell'udito umano è moderata (non migliore dell'1% indovino ), la mancata corrispondenza della frequenza relativa è facilmente rilevabile in misura molto minore (di nuovo indovino circa 0,1 - 0,01%).

Solo per intervenire, ho riparato sintetizzatori analogici per circa 10 anni e conosco bene il problema del drifting. A molti musicisti piace l'oscillatore analogico proprio per le sue imperfezioni, ea mio modesto parere questo non è tanto "olio di serpente" quanto una questione di gusti e preferenze. Non dimentichiamo che le forme d'onda perfette non rendono necessariamente la musica più piacevole.

Se puoi scaricare un manuale di servizio Moog MicroMoog (disponibile gratuitamente su Internet), nella sezione 2-8 c'è una descrizione del loro oscillatore che era (per me) straordinariamente stabile. L'oscillatore è così stabile grazie al circuito intelligente descritto nella sezione 2-3-3, che funge da sorgente di corrente.

Fondamentalmente il circuito è progettato per mantenere una temperatura costante sulla matrice di transistor IC che pilota l'oscillatore. Ho pensato che funzionasse davvero bene: lo strumento si è acceso, si è riscaldato (in meno di un minuto) e poi è rimasto stabile, a differenza di molti altri sintetizzatori analogici.

Buona fortuna con il tuo progetto. Se ti viene in mente un buon design, per favore pubblicalo.Chris Rowland

La soluzione in uso dagli anni '70 è stata quella di utilizzare una coppia di transistor PNP abbinati, per formare un convertitore esponenziale tensione-corrente. La tensione di ingresso base-emettitore è esponenzialmente correlata alla corrente del collettore. Configurando il secondo transistor, in modo che la sua corrente sia nella direzione opposta al primo, la maggior parte della dipendenza dalla temperatura viene annullata.

Qualsiasi dipendenza dalla temperatura rimanente viene gestita utilizzando un termistore in contatto termico con la coppia di transistor abbinata, nel percorso di feedback di una tensione estiva dell'amplificatore operazionale al loro ingresso.

Il design apparentemente semplice del Thomas Henry VCO-1 lo mette in pratica.

Lavoravo con un dispositivo che generava onde sinusoidali di alta qualità / bassa distorsione e allo stesso tempo aveva stabilità TCXO. Il trucco usato dai progettisti era un VCO, che era controllato dall'output di un PLL. Il PLL a sua volta è stato alimentato con il segnale dell'oscillatore analogico e con un orologio digitale da un microcontrollore. Quel microcontrollore che era in grado di ottenere qualsiasi frequenza contando (e infine dividendo per 2 per renderlo un'onda quadra).

Un tipico oscillatore a cristallo va bene a +/- 50 pm. Come ha detto Olin Lathrop, questo è abbastanza buono. Ad esempio, un concerto a 440 Hz La sarebbe 440 +/- 0,022 Hz. Non penso che la maggior parte delle persone qui possa farlo.

Tuttavia, se desideri calibrare un modo standard è con una tabella di calibrazione. Poiché parte della deriva è dovuta alla temperatura, si misura la frequenza a varie temperature e la si memorizza in una PROM. Quindi si utilizza un sensore di temperatura e quella tabella per calcolare a cosa impostare l'ingresso VCO.

Usa il circuito integrato CEM3340 (ora difficile da trovare).

A proposito, per alcuni utenti l'instabilità di un VCO analogico non è un problema. Dà ulteriore interesse alle possibili creazioni sonore - con esso come un componente. Anche gli strumenti musicali tradizionali non elettronici cambiano di tono con la temperatura (e l'umidità).