Při nastavování a měření nízkofrekvenčních zesilovačů se používají generátory s nízkým THD (total harmonic distortion).

THD je veličina definující zkreslení sinusového signálu. Název vychází z anglické zkratky total harmonic distortion, což lze přeložit jako celkové harmonické zkreslení. Definuje se jako poměr součtu výkonů všech harmonických složek k výkonu základní harmonické. Čím nižší je THD, tím věrnější je signál zachycený nebo předávaný pomocí mikrofonu, reproduktoru nebo zesilovače (viz Wikipedie).

Běžné generátory tvarových kmitů dosahují hodnot THD v řádu desetin procenta. To je ale pro měření kvalitních nízkofrekvenčních zesilovačů příliš vysoká hodnota. Dále popisovaný RG generátor má THD daleko nižší (0,001 až 0,0035%).

Při hledání vhodného zapojení jsem na několika různých webových stránkách narazil na shodné zapojení, které ale neobsahovalo napájecí zdroj ani DPS. Proto jsem se rozhodl pro vlastní konstrukci.
Odkazy:
1, 2 ,3 ,4, 5 a další.

I když jde o 30 let staré zapojení, jedná se podle mého názoru o vhodný kompromis mezi složitostí, pořizovací cenou a parametry.

RC oscilátory jsou vhodné pro nižší frekvence a proto se používají v audio generátorech. Platí obecná pravidla podmínky pro vznik oscilací (rozkmitání). Ty je možné rozdělit na splnění fázového posunu a amplitudy.

1. Fázová podmínka
   Kmitání se může udržet jen tehdy, je-li výstupní napětí ve fázi se vstupním napětím.
   Fázový posun je řešen dvěma RC články tvořenými kondenzátory (C1 až C10) a tandemovým potenciometrem se sériovým rezistorem (P1 a R3, R6) připojenými na vstup operačních zesilovačů.
   
   Z obrázků vyplývá, že RC články s operačními zesilovači (OZ) IC1A a IC1B posouvají vstupní signál o 180º a další OZ v invertujícím zapojení způsobuje další fázový posun 180º. Zpětnovazební signál z výstupu IC2A (černá barva) je ve fázi se vstupním signálem (červená barva). Tím je splněna fázová podmínka oscilace.
   Frekvence, při které dochází k požadovanému fázovému posunu se vypočítá ze vzorce:
   
   Závislost na velikosti odporu je nelineární, proto je k nastavení použit logaritmický potenciometr (P1), který uvedenou nelinearitu kompenzuje.
   
2. Amplitudová podmínka
   Oscilátor může kmitat jen tehdy, je-li pokles zesílení vyrovnáván zpětnovazebním článkem.
   Zesilovač tedy musí nahradit ztráty vznikající v pasivních prvcích RC. Protože se však přenos RC článků mění v závislosti na frekvenci (změna hodnoty potenciometru a přepínání kondenzátorů), je splnění této podmínky složitější. Výstupní signál se zesiluje OZ IC3A. Antiparalelně zapojené diody D1 a D2 způsobují nelinearitu zesílení. Následující OZ dvoucestně usměrňuje zesílený signál, který je zpracován IC2C a přes rezistor R23 přiveden na LED diodu D5. LED dioda je umístěna v kovovém pouzdru proti fotorezistoru. Zvýšení výstupního napětí se projeví zvýšeným jasem LED diody, snížením velikosti odporu fotorezistoru R9 a tím i snížením zesílení IC1C. To se projevuje jako záporná zpětná vazba, udržující konstantní výstupní napětí. Výhodou použití fotorezistoru je jeho větší setrvačnost na rozdíl od fotodiody nebo fototranzistoru.
   
   Alternativním řešením, je využití nelineární charakteristiky žárovky nebo termistoru. V některých zapojeních se v obvodu zpětné vazby používá unipolární tranzistor.
   Správná volba prvků a nastavení zpětné vazby je velmi důležité. Má zásadní vliv na velikost zkreslení.
   Musí být dostatečně pomalé, aby negativně neovlivňovalo signál nejnižší frekvence. Na druhé straně musí dostatečně rychle reagovat na změny amplitudy vyvolané přelaďováním generátoru i dalšími vnějšími vlivy.

Technické parametry

Frekvence přepínatelná ve 3 rozsazích: 16 až 220 Hz, 160 až 2 200 Hz a 1 600 až 22 000 Hz
Výstupní napětí: 1V RMS max. zkreslení (THD) při 1V RMS:
100 Hz — 0,0035%
300 Hz — 0,0028%
1 kHz — 0,002%
3 kHz — 0,002%
10 kHz — 0,001%

Schéma zapojení

Rozpiska součástek

Součástky na desce plošných spojů

Součástky mimo desku plošných spojů

Deska plošných spojů