Gli oscillatori a ponte di Wien generano una forma d'onda con distorsione decisamente inferiore a quella degli oscillatori a rete di sfasamento. Per ottenere un'oscillazione di ampiezza costante, è necessario un dispositivo di controllo automatico che riporti gradualmente ad 1 il guadagno d'anello ad innesco avvenuto. Per ottenere ciò, in genere, si interviene sulla rete di retroazione negativa, il cui tasso, reso variabile, cresce all'aumentare dell'ampiezza del segnale, con conseguente riduzione del guadagno dell'amplificatore. Per il seguito, supporremo di utilizzare un amplificatore operazionale con guadagno molto elevato, di modo che potremo supporre praticamente nullo il termine , ed avere:

che rappresenta la condizione cui devono soddisfare le resistenze della rete di retroazione negativa per avere oscillazione. Per essere sicuri che si inneschi l'oscillazione, dobbiamo rendere , cosa che si realizza aumentando l'amplificazione A, cioè rendendo , per poi riportarne il valore a una volta raggiunta la voluta ampiezza d'uscita. Alcune soluzioni sono le seguenti.

Controllo dell'ampiezza con termistore

I termistori sono elementi non lineari, fabbricati con materiali semiconduttori, il cui valore di resistenza dipende sia dalla temperatura del materiale.

Questa temperatura è determinata sia dalla temperatura ambiente in cui il termistore funziona, sia dall'aumento di temperatura prodotto dalla dissipazione di potenza entro il termistore stesso (aumento della corrente). I termistori si distinguono in NTC (negative temperature coefficient) e in PTC (positive temperature coefficient). Nei primi il valore di resistenza diminuisce all'aumentare della temperatura, nei secondi il valore di resistenza aumenta all'aumentare della temperatura (ovvero della corrente). Per ottenere il controllo automatico del guadagno possiamo sostituire la resistenza R₂ con un (opportuno) NTC o la resistenza R₁ con un PTC, o sostituire entrambe.

Supponiamo di utilizzare un PTC, al posto di R₁, di cui si conosce la caratteristica R-I.

Con una corrente nulla la sua resistenza risulta minore di , realizzando la condizione , cioè . Non appena la tensione V_o inizia a crescere, aumenta anche la corrente nel PTC e, di conseguenza; la sua resistenza , finché, alla corrente I_o, non risulta , al quale risulta . A questo punto l'uscita non aumenta più e si mantiene costante. La stabilizzazione del segnale d'uscita si mantiene anche nel caso di variazioni accidentali.

Controllo di ampiezza a JFET

In sostituzione del termistore si può utilizzare un JFET funzionante nell'intorno dell'origine delle caratteristiche di drain. Il JFET si comporta, allora, come un vero VCR, cioè una resistenza il cui valore dipende dalla tensione applicata tra gate e source.

Poiché il diodo entra in conduzione ad una tensione , il gate si trova praticamente a massa e il JFET presenterà tra drain e source una resistenza di valore basso. Ciò determina un guadagno elevato dell'amplificatore, con conseguente innesco dell'oscillazione. Quando l'ampiezza del segnale d'uscita supera il valore , il diodo entra in conduzione e i picchi di tensione negativi caricheranno il condensatore C₁ al valore

.

Viene così polarizzato negativamente il gate del JFET, che aumenta la sua resistenza. Ciò determina a sua volta una riduzione dell'amplificazione e la stabilizzazione del segnale d'uscita. La costante di tempo del gruppo RC posto sul gate deve avere un valore molto maggiore del periodo del segnale se si vuole evitare la distorsione della forma d'onda d'uscita.

Controllo d'ampiezza con diodi

Il controllo dell'ampiezza viene ottenuto inserendo sull'uscita due diodi in antiparallelo come in figura.

Poiché i diodi presentano una tensione di soglia di circa 0,65V, nella fase iniziale, e ogni volta che l'uscita attraversa lo zero, la rete di retroazione risulta aperta rendendo molto elevato il guadagno. Quando invece viene superata, si chiude la rete di retroazione limitando automaticamente l'ampiezza. Il trimmer R_P serve per regolare il livello del segnale d'uscita. Unica accortezza è quella di far circolare nei diodi una corrente media abbastanza alta, tale da tenere il punto di lavoro lontano dal ginocchio, ad evitare distorsioni del segnale d'uscita. Per quanto riguarda il dimensionamento dei componenti, si sfruttano le due relazioni:

Una volta fissata la frequenza f_o e l'ampiezza V_oM dell'oscillazione, si procede nel seguente modo:

Si calcola il valore di RC .

Si assegna un valore a C (essendo i valori commerciali di capacità in numero più limitato di quelli di resistenza) e si calcola R: (il valore di R non deve risultare piccolo per non caricare l'uscita).

Si fissa un opportuno valore di R₁ e si calcola R₂: ; generalmente si dimensiona R_P in modo da realizzare la resistenza di retroazione R₂ con una resistenza e un trimmer: , tale da poter effettuare, entro certi limiti, un controllo sull'ampiezza dell'oscillazione.

Per l'elevata stabilità, questo oscillatore viene impiegato per frequenze che vanno dagli Hz a diverse centinaia di KHz. La limitazione alle frequenze superiori è dovuta allo slew-rate dell'amplificatore operazionale usato. Un segnale sinusoidale, avente valore di picco V_oP in uscita, non risulta distorto se risulta: .