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我們設(shè)計及測試系統(tǒng)時，很多時侯需要正弦波信號 (其頻率可任意選定)。以下提供一個參考設(shè)計，我們只要按照這個設(shè)計，并根據(jù) Excel 電子數(shù)據(jù)表 (相關(guān)電子數(shù)據(jù)表登載在 edge.national.com 網(wǎng)頁上)，再加上一個雙運放及幾個電阻及電容，便可迅速完成這個正弦波發(fā)生器。圖 1 顯示這個可以迅速使用的正弦波發(fā)生器的電路圖。 上述電路先產(chǎn)生指定頻率的方波，然后才產(chǎn)生正弦波，而 A1 放大器完成非穩(wěn)態(tài)振蕩器的功能，其頻率由 R1 及 C1 決定。雙極點低通濾波器 A2 將 A1 的輸出方波進行濾波。這個濾波器屬于單位增益的 Sallen-Keys 濾波器，其截止頻率等于 A1 的方波頻率。方波由基頻及其奇數(shù)倍諧波組成，濾波器將大部分諧波頻率濾掉，確保 A2 所輸出的全屬基頻。方波基頻率約為方波峰值振幅的 1.27 倍，而輸出正弦波的振幅則約為方波峰值振幅的 87%。方波的峰值振幅取決于放大器的供電電壓及放大器的規(guī)定輸出振幅。此外，我們可以利用方波的峰值振幅及正弦波追蹤放大器供電電壓的轉(zhuǎn)變過程。 由于這個電路設(shè)計所采用的頻率以及 C1 的電容值早已確定，因此我們可以利用這兩個數(shù)值計算出 R1、C2、C3、R4 及 R5 的數(shù)值。R2、R3 及 R4 的電阻值均為 1,000W，而且各電阻值不能有偏差，以免實際操作頻率與計算出來的操作頻率有差距。 圖 1 可以迅速使用的正弦波發(fā)生器 以下是挑選有關(guān)元件的方程式。頻率 F 是指定的正弦波頻率。C1 的電容值可任意挑選，以 1MHz 的操作頻率來說，0.001mfd 是一個較理想的起始電容值。其他元件的數(shù)值可以按照以下方程式計算出來： C2 = C1 C3 = 2C1 1/2F R1 = ---------------- .693 ? C1 R6 = R5 1 R5 = -------------------- 8.8856 ? F ? C1 若頻率及 C1 電容值為已知數(shù)，我們可以利用網(wǎng)上提供的 Excel 電子數(shù)據(jù)表計算有關(guān)的元件數(shù)值。電子數(shù)據(jù)表也會為計算出來的電阻值提供最接近的 1% 電阻值。若指定頻率為 1 MHz，而 C1 則指定為 0.001mF，電子數(shù)據(jù)表的各個數(shù)值如下: F1 = 1 MHz C1 = 0.001mF C2 = 0.001mF C3 = 0.002mF R1 = 715W? R5 = 113W? R6 = 113W? 實際操作頻率是否準(zhǔn)確，完全取決于 A1 放大器元件的容錯能力，這與計算出來的操作頻率不同。 A2 放大器的元件的容錯能力會影響濾波器的極點位置，進而影響已過濾正弦波的振幅。 若指定的頻率及 C1 電容值為已知數(shù)，我們可以利用 Excel 電子數(shù)據(jù)表計算出各元件的數(shù)值，而且電子數(shù)據(jù)表非常容易使用。我們只要在 B2 格內(nèi)輸入頻率 (Hz)，并在 B4 格內(nèi)輸入 C1 的電容值 (mfd)，便可計算出其他元件的電阻值 (W) 及電容值 (mfd)。 放大器的特性也會影響選定元件數(shù)值的覆蓋范圍。以上的示例采用高速放大器，因此有關(guān)的電阻值應(yīng)盡量保持在較低的水平 (最好低于 15 KW?)，以便將這類放大器的輸入偏壓電流減至最低。由于高帶寬放大器需要加設(shè)電源供應(yīng)旁路電容器，因此其性能可能會受元件布局的影響。如果需要加設(shè)較低頻率的振蕩器，可以采用 LMV822 或 LMV932 等較低帶寬的放大器。由于這類放大器芯片的輸入偏壓電流較低，因此可在較廣闊的電容范圍內(nèi)操作，令元件的布局并不具有那么關(guān)鍵性的作用。放大器的帶寬最低限度應(yīng)為振蕩頻率的十倍。若按照計算出來的元件數(shù)值裝配這個電路，可確保系統(tǒng)能發(fā)揮圖 2 的性能： 圖 2 放大器的性能 振蕩器輸出(管腳 1)及正弦波輸出(管腳 7)的波形 |
