信号产生

F007构成的稳定正弦波振荡器

图中为稳定的正弦波振荡电路。为获得稳定振荡,要求环路增益为1:若增益过大则波形失真,若增益过小则停振。本电路采用两只二极管来稳定振荡:当输出电压太低时,二极管截止、负反馈被切断,环路增益提高使输出电压上升;当输出达到一定数值时,二极管导通、环路增益降低使输出电压减小。如此反复,使输出幅度稳定在某一值上。图中电位器用于调节输出幅度与失真度。电路振荡频率由电阻R与电容C确定,其大小满足f0 = 1/(2π RC)。

输出稳定的正弦波信号源

图中为输出稳定的正弦波信号源。首先利用一级运放比较器产生恒定幅度的60 Hz方波,比较器输出端有一对背对相接的6.2 V齐纳二极管限幅。随后接入两级Sallen-Key型低通滤波器滤除全部谐波。电容耦合级放大器用于隔断因限幅电路中不相等的齐纳电压产生的直流分量,补偿滤波器损耗,并将输出幅度精确校准到10 V峰值。由此得到高稳幅、低失真的60 Hz正弦波电压。在环境温度恒定的情况下,电源电压在90~135 V范围内变化时,正弦波输出电压幅度变化不大于5 mV。

用NE555装制的三角波、方波发生器

图中为用NE555装制的三角波、方波发生器。VT1、VT2与电阻R1构成恒流源,用于对电容C2实现线性充电;VT3、VT4与电阻R2构成恒流源,用于对电容C2实现线性放电,从而产生线性度良好的三角波与方波。

LM170构成的输出稳定的双T正弦波振荡器

图中为输出稳定的双T正弦波振荡电路。电路采用自动增益控制放大器LM170来稳定振幅,能保证波形不失真;即使双T回路与放大器增益发生变化,也能保证输出幅度恒定。按图中元件值可补偿约40 dB的变化。100 kΩ电位器用于改变自动增益控制的阈值电平,从而改变输出电平。电路振荡频率为f0 = 1/(2π RC),采用图中元件数值时振荡频率约为1 kHz。

高性能正交正弦波型振荡器

许多RC振荡器在移相单元采用超前电路并使用电压反馈放大器,而电压反馈放大器在较高频率下增益会急剧下降,在未达到设计频率时常会停振——这是电压反馈放大器相位特性差所致。用含有四个电流反馈放大器的高频集成电路HA5025制作RC振荡器,可产生四个正交正弦波。图中CD74AC00含四个与非门,在阈值偏置下,HA5025的四个独立放大器产生四个正弦波,正弦波经AC耦合后输入即作为正弦波/方波转换器。

数字正弦波发生器

图中为数字正弦波发生器,由模数转换器(此处为计数器4018B)与一个固定滤波器(MAX29X)构成。时钟脉冲输入CP的一部分驱动MAX29X滤波器,另一部分先后经过两只10位计数器(4018B)分频,输出的阶梯波经R5与C1的作用转变为平滑的正弦波,再经滤波器滤波后输出。电路的输出频率随输入时钟变化,其关系为fout = fin/100。

μA741构成的简单正弦波发生器

图中为简单的正弦波发生电路,可产生失真度较小的正弦波。振荡频率由电感L与电容C决定,按图中数据约为25 Hz;改变L、C的取值可使振荡频率在15 Hz~100 kHz范围内变化,总的谐波失真可低于0.5%,上限频率受运放性能限制。电位器R1可调节加至串联谐振回路的正反馈量;产生振荡的条件是R1应等于电感的直流电阻RL与感抗之和。二极管D1用于限制信号电压,防止电感或运放饱和。为获得尽量小的失真,R1应尽量取小些,但必须能保证维持振荡。

1 kHz正弦波振荡器(741)

图中为1 kHz正弦波振荡电路。该电路在双T网络基础上应用普通741运算放大器产生1000 Hz正弦波输出。调节100 kΩ电位器使电路起振,电路振荡频率由R1与R2决定,且一般情况下两电阻取值相等,振荡频率与阻值成反比。通常电阻取值选在4.7~18 Ω之间;当R1、R2阻值确定后,即可确定所需电容大小。图中电阻为13 Ω、电容为0.01 μF,振荡频率为1 kHz。

单结晶体管正弦波振荡器

单结晶体管常用于锯齿波发生器与脉冲发生器,但也可构成简单的正弦波产生电路。作为分立元件振荡电路,其所用元器件可谓最少,电路如图所示。与普通单结管弛张振荡电路相比,本电路在第二基极上增加了一个LC调谐电路,调谐电路依靠单结管电流脉冲的激励而产生正弦振荡。调节电阻R1可控制电流脉冲的大小,并可在B2处得到正弦波。按图中参数,振荡频率为3750 Hz,输出电压峰-峰值为2 V。

一阶有源相移振荡器(F007)

图中为一阶有源相移振荡电路。A1、A2组成一阶有源移相器,并与A3构成振荡环路。A3为反相比例放大器,起主放大作用,其增益调节为−1、相移为π;D1、D2为稳压管2DW7C,起稳幅作用。根据振荡所需满足的条件,一阶有源移相器的传输系数|β|=1,总相移为π时电路即可产生振荡,其振荡频率为f0 = 1/(2π RC)。

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