oscillateurs ampli-op sortie bizarre

J'essaie de construire un oscillateur à onde sinusoïdale en utilisant opamp, mais j'obtiens une sortie étrange. Besoin d'aide pour obtenir une sortie d'onde sinusoïdale pure.

Schéma du circuit:

Description du circuit:

Le circuit est similaire à l'oscillateur à décalage de phase RC tamponné ordinaire (inspiré d' ici ). L'amplificateur opérationnel U2B est ajouté afin que la résistance de l'amplificateur U1A ( R1, R2 et R3 ) ait des valeurs en dix kilo-ohms (et non en 100 de Kohm). La sortie de l'oscillateur est observée sur la broche 7 de l' U2B (OUT). Deux alimentations indépendantes sont connectées comme indiqué dans le schéma pour obtenir + 15V / 0V / -15V .

R3 est utilisé pour faire varier le gain de l'amplificateur. R4 et R5 sont utilisés pour faire varier la fréquence de l'oscillateur. La fréquence de sortie cible est de 400 Hz.

Problème:

• Forme d'onde supérieure: IC U2B broche 5 (entrée non inverseuse) avec GND
• Forme d'onde inférieure: IC U2B broche 7 (sortie) avec GND

Le cycle négatif de l'onde sinusoïdale à la broche 7 U2B (sortie) (forme d'onde inférieure) est déformé. Cette distorsion est une sorte d'oscillation d'ondulation / tension. Quelle en est la cause? & Comment m'en débarrasser?

Jusqu'à présent, j'ai essayé:

1. Ma première supposition était qu'il y a un problème d'alimentation -15V. J'ai donc échangé les alimentations, mais la distorsion est toujours restée dans le cycle négatif. (Je suppose que s'il y avait un problème avec l'alimentation, la distorsion aurait dû être dans le cycle positif après l'échange de l'alimentation)
2. IC U2 modifié (LM358 Dual op-amp). Toujours la même distorsion exacte.
3. IC U1 modifié (LM358 double ampli-op). Toujours la même distorsion exacte.
4. IC U3 ajouté comme indiqué ci-dessous. La sortie à la broche 1 U3A (sortie) est une onde sinusoïdale pure comme la forme d'onde supérieure (dans l'oscilloscope). J'ai donc retiré la connexion de l'amplificateur (R1) de U2B et l'ai connectée à U3A. Ensuite, la sortie de U3A a également été déformée comme la forme d'onde inférieure (dans l'oscilloscope) et la forme d'onde de U2B est devenue une onde sinusoïdale pure.
5. IC U3B utilisé comme indiqué ci-dessous. De nouveau, la sortie sur la broche 1 U3A (Sortie) est déformée.
6. Du schéma ci-dessus, j'ai supprimé U3B et ajouté seulement une charge de 1 Kohm à la broche 1 d'U3A (sortie), encore une fois la sortie est déformée mais cette fois, la distorsion est plus faible.

La question est un peu longue, mais je voulais fournir autant de détails que possible. Je me suis cassé la tête pendant deux jours. Veuillez aider. TIA.

Éditer:

1. Comme Bimpelrekkie l'a suggéré dans les commentaires, j'ai ajouté un condensateur de 100 nF près de chaque circuit intégré (double ampli-op) et également deux condensateurs de 1 uF entre + 15V / 0v et -15V / 0V. Cela n'a eu aucun effet sur la distorsion. J'ai également ajouté un condensateur de 22pf sur R2 et R3. Cela a réduit la distorsion mais ne l'a pas éliminée comme indiqué ci-dessous:

Cycle positif: pas de distorsion

Cycle négatif: réduit mais existe toujours - distorsion Mais ce n'est pas quelque chose que je veux faire car cela affecte la fréquence de l'onde sinusoïdale.

Aussi quelque chose que je n'ai pas mentionné plus tôt, je pensais que les résistances variables (préréglées) pouvaient être à l'origine du problème, donc les ont court-circuitées, mais sans succès.

EDIT 2: (Problème résolu)

Après avoir lu vos commentaires et réponses, j'ai essayé ce qui suit:

1. (Expérience 7) Olin Lathrop et analogsystemsrf (comme mentionné dans la réponse d'analoguesystemsrf, le problème était lié à la stabilité / marge de phase mais la sortie de U2B n'était pas proche des rails (+ 15V ou -15V), il s'agit de 2V à 3V crête à crête centrée à 0V) les réponses m'ont fait comprendre la stabilité et les marges ( tutoriels ). J'ai donc essayé le circuit comme indiqué ci-dessous: La sortie oscillait (donc la distorsion était des oscillations comme indiqué par beaucoup d'entre vous) et ce n'était pas une sortie DC stable. Alors j'ai déconnecté R13 de -15V et connecté à + 15V et la sortie était stable. Donc, quelque chose poussait l'ampli op dans une région instable pendant le demi-cycle négatif de l'onde sinusoïdale (je ne sais pas quoi).

2. (Expérience 8) J'ai donc compensé l'opamp à l'aide d'un amortisseur (comme illustré ici ). Le circuit final est comme indiqué ci-dessous. Et BRAVO !! problème résolu. Les sorties sont désormais stables (sans oscillations / distorsions indésirables).

Maintenant, même si le problème est résolu, la question devient maintenant ..

1. Pourquoi le LM358 est-il stable aux gains unitaires pour les tensions positives et non négatif?
2. Ces types de problèmes pourraient-ils être évités simplement en choisissant un bon ampli-op? Si oui, comment choisir un bon ampli op?
3. La stabilité doit-elle être prise en compte (mathématiquement) dans tous les circuits opamp, ou pourrait intuitivement (sans calculs) décider qu'un circuit sera stable? (Comment?)
4. U2B avait un problème de stabilité, pourquoi U1B ou U2A n'avaient-ils pas le même problème? (J'ai vérifié la sortie de ces opamps et je les ai trouvés stables / pur sinus.)

Enfin, je voudrais remercier chacun d'entre vous de m'avoir aidé à résoudre ce problème. Merci beaucoup!

Vous coulez probablement trop de courant. Voici une section de la fiche technique du TI LM358: En supposant que vous ayez une oscillation d'environ 10 V, vous obtiendrez une source / puits d'environ 10 mA.

Nous aimons penser que le comportement de l'ampli op est indépendant du courant de sortie, mais ce n'est pas toujours le cas. Lorsque votre courant source / puits augmente, les performances de l'ampli op se détériorent. Ainsi, un ampli op stable à 1mA peut devenir instable à 10mA.

Essayez de répéter votre expérience du scénario 6 mais remplacez plutôt la résistance 1k par une résistance 10k.

Le problème de base est que U2B oscille.

Notez que vous l'utilisez au gain unitaire. Il semble que ces amplis soient destinés à être stables à gain unitaire, mais il y aura bien sûr moins de marge qu'à d'autres gains.

Alors maintenant, vous devriez regarder autour de vous et voir pourquoi cet ampli oscille alors qu'il ne devrait pas l'être. Cela est probablement dû au couplage au sein du package. Cela devrait être un indice fort vous obligeant à vérifier les bouchons de dérivation. C'est alors que vous auriez dû vous gifler sur la tête en vous exclamant "D'oh! J'ai oublié les bouchons de bypass!" .

Étant donné que le circuit n'a rien pour limiter la croissance de l'amplitude, je pense que les tensions de crête forcent l'un des amplificateurs opérationnels à fonctionner près du rail et que la marge de phase tombe dans une région instable.