아나로그 회로로 구성하는 저주파 발진기는 윈브리지 발진기(주로 OP AMP 사용)를 대부분 사용한다.
윈브리지 원리에 대한 글은 인터넷에 넘쳐나고 있으므로 그 자체에 대해서는 설명하지 않는다.
자세한 설명은 아래를 참고한다.
https://en.wikipedia.org/wiki/Wien_bridge_oscillator
Wien bridge oscillator - Wikipedia
From Wikipedia, the free encyclopedia Electric circuit that generates sine waves In this version of the oscillator, Rb is a small incandescent lamp. Usually R1 = R2 = R and C1 = C2 = C. In normal operation, Rb self heats to the point where its resistance i
en.wikipedia.org
윈브리지 발진기 회로에는 피드백을 안정화시키기 위해 거의 모든 예시에서 "전구"를 사용하게 되어 있는데 아무 전구나 사용하면 제대로 작동하지 않고 발진이 불안정하게 된다. 많은 사람들이 "전구"를 대체하거나 전구처럼 작동하도록 다양한 방법을 시도했으며 그 내용은 아래에 이어진다.
※ 물론 이러한 윈브리지 방식을 사용하지 않고 디지털 합성 방식으로 저주파 오실레이터를 만들 수도 있다. (이 용도를 위해 전용 칩도 존재한다.) 크기나 비용에 구애 받지 않는다면 컴퓨터나 휴대폰을 오실레이터로 사용할 수도 있다.
과거에는 Sin(수학의 사인함수) 값 목록을 ROM 에 프로그래밍하여 R2R DAC 으로 변환(재생)하는 방법을 썼지만 요즘에는 ROM 조차 필요하지 않으며 아두이노(Atmega)에 사인 테이블을 구현하고 DAC(R2R) 으로 아나로그 변환하는 비교적 성능 좋은 프로젝트도 많다. 디지털 합성 방식은 정밀한 주파수 제어가 가능하고 임의 파형의 생성이 용이하다는 장점도 있다. https://scienceprog.com/avr-dds-signal-generator-v10/
AVR DDS signal generator V1.0 - Do It Easy With ScienceProg
Sometimes when tuning various electronic hardware, we need a simple signal generator with different waveforms and frequencies. One of the options is to buy a professional with variable gain professional coating and many additional functions. But if you are
scienceprog.com
디지털 합성 방식에 대해서는 시간 관계상 여기까지만 기술한다. 관심이 있으면 직접 찾아보기 바란다. 이 방식으로 만들어진 함수 발생기(Function Generator, FG) 완제품도 Aliexpress 에서 찾을 수 있다.
각설하고, 전술한 윈브리지 전구 문제에 대한 설명과 솔루션은 아래 기사에서 찾을 수 있다.
(최대한 간단한 해결책을 원한다면 이 글 마지막에 있는 SM0VPO 의 디자인을 추천한다.)
ESP (Eillot Sound Product) 에서 기술한 문서인데 옵토커플러 사용을 비롯한 다양한 솔루션이 소개되어 있다.
https://sound-au.com/articles/sinewave.htm
해당 사이트 에서는 오디오 관련 회로에 대해 매우 상세한(기술적 견해 포함) 기사를 제공한다. 대부분은 취미 수준을 넘어서므로 어려운 내용이지만 관련 분야 종사자에게는 도움이 될 내용이 많다.
ESP 의 프로젝트에는 윈브리지 발진기의 몇가지 예제가 있으며(초저왜곡 발진기도 있다) 그 중 하나를 아래에 소개한다. https://sound-au.com/project179.htm(오디오 회로에 관심이 많다면 ESP 사이트는 좋은 출발점이 된다.)
Project 179
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sound-au.com
측정 한계 이하의 초저왜곡 등의 과도한 성능이 굳이 필요 없다면 전구를 사용하여 윈브리지를 만드는 가장 간단한 해결책은 아래에 있는 SM0VPO 오엠의 회로이다. 또한 이 회로는 양전원이 필요 없이 단일 전원(Single supply)으로 잘 작동한다. 매우 간단하지만 일반적인 용도로는 충분하다.
https://www.sm0vpo.com/audio/af-gen_01.htm
Analogue AF Generator by SM0VPO
Over the past years I have had some health issues, my wife has major health issues, we moved house and I lost both workshop and hamradio facilities. I was forced to "downsize", which in reality means getting rid of stuff to which you have become attached d
www.sm0vpo.com
SM0VPO 오엠의 해결책의 핵심은 낮은 임피던스의 백열전구를 구동하기 위해 OP-AMP 출력단에 간단한 BJT 버퍼를 사용하는 것이다. 이 방법은 확실히 작동한다. 단, 회로에 LM358 을 사용하고 있는데, 358 의 특성상 Zero cross 부근에 크로스오버(Cross over) 왜곡이 존재하므로 초저왜곡이 필요한 용도로는 추천하기 어렵다. 이런 경우 전원 전압을 더 올리고(또는 양전원을 사용하고) 4558 또는 5532 등의 OP-AMP 를 사용하는 방안도 있다.
참고로 LM358 은 일반적으로 오디오 영역에서 잘 사용되지 않지만 필요하다면 출력측에 저항을 추가하여(주로 GND 측으로 배선됨) Zero-Cross 부근의 영역을 피하여 작동시킬 수 있다 (Class-A 바이어스). 다만 SM0VPO 오엠의 회로에서는 BJT 로 구성한 Complementery 증폭기에 직결되었으므로 전술한대로 OP-AMP 의 교체가 더 쉽고 빠른 선택이다.
LM358 의 Class-A 작동에 대한 설명은 ESP 의 아래 기사를 참고한다.
https://sound-au.com/articles/lm358.htm