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技術(shù)文章

設(shè)計一個低成本的低失真受控振蕩器電路


函數(shù)發(fā)生器經(jīng)常在設(shè)計、測試以及使用編碼器、調(diào)制器、解調(diào)器和測量儀器的過程中起到至關(guān)重要的作用。本文介紹如何用一種低成本的方法，來構(gòu)造一個失真很少、由總線控制的正弦波振蕩器。 該電路產(chǎn)生一個正弦輸出，其典型的二次和三次諧波在10Hz到10kHz的全輸出范圍內(nèi)，分別比基頻信號低-76.1dB和-74.2 dB。這個正弦波振蕩器的性能比利用二極管整形技術(shù)將方波轉(zhuǎn)換為正弦波的普通二極管整形正弦發(fā)生器的性能高40dB。通常情況下，二極管整形正弦發(fā)生器的二次或三次諧波分別比基頻低-35dB和-25.5dB。 這個電路由四部分組成(如圖所示)。設(shè)計的核心，也即**部分是振蕩器，包括雙重濾波構(gòu)建塊IC(U1)、二階時鐘濾波器(其帶通濾波器部分設(shè)置振蕩器的頻率)以及比較器(U2A)。帶通濾波器通過僅允許振蕩器中心頻率附近的信號通過，來決定振蕩器的頻率。式1給出了振蕩器的頻率，式2表示濾波器的Q值。 第 二個電路部分是跟蹤陷波濾波器(tracking notch filter)，其被設(shè)置并跟蹤振蕩器的三次諧波，該諧波是較高幅度的諧波。該跟蹤濾波器與振蕩器的頻率設(shè)置濾波器同步時鐘，從而提供鎖步振蕩器跟蹤，濾波器響應(yīng)特性。 公式3給出了跟蹤濾波器-3dB截止點，并且公式4表示陷波濾波器頻率。 第三部分具有一個-1增益的緩沖放大器(U3A)。該部分包括一個13.3kHz的低通濾波器，該濾波器用于減少由輸出波形中的時鐘步長產(chǎn)生的高頻成分。 第四部分是一個總線控制時鐘發(fā)生器，其主要包括一個IC串行端口可編程振蕩器(U4)，該振蕩器可以是用于串行外設(shè)接口(SPI)的LTC6903，也可以是用于內(nèi)部IC(I2C)接口的LTC6904。一些上拉電阻，去耦電容，以及串聯(lián)在輸出的一個電阻是僅要求的幾個外部器件。 此外，該電路能夠被很容易的調(diào)整來產(chǎn)生一個積分，正弦/余弦波形輸出。僅僅增加一個第 二輸出運算放大器，并且接受它的輸入，該輸入來自U1(BPB在11腳)的帶通輸出。


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