基于低失真\\高精度可調正弦波發生器的實現

摘 要:介紹一種低失真、高精度可調(頻率和幅度)正弦波發生器實現的方法，對其原理、工藝及制作過程中出現的問題進行了詳細的敘述，特別是對穩幅、穩頻、幅度調整和頻率調節等功能進行了認真的分析論證，說明了它可工作在比較惡劣環境中。關鍵詞:正弦波; 模擬電路; 頻率調節; 基準信號

中圖分類號:TN710-34文獻標識碼:A

文章編號:1004-373X(2010)18-0134-04

Implementation of Modulated Sine Wave Generator with Low Distortion and High Accuracy

XIAN Jun-xian1，SHAO Li-qun2，ZHANG Jie1

(1.Shaanxi Sanheng Electronic Technology Co. Ltd.，Xi’an 710065，China;

2. College of Marine Engineer， Northwestern Polytechnical University，Xi’an 710072，China)

Abstract: A realization method of modulated sine wave generator with low distortion and high accuracy is introduced， the problems existed in the theory， technology and manufacturing operation are described， especially the functions of amplitude and frequency stabilization， amplitude and adjustment are analyzed. It can be widely applied in all kinds of fields with its characteristics of low distortion， high accuracy， modulated frequency and amplitude.Keywords: sine wave;analog circuit; frequency adjustment; reference circuit

0 引 言

在許多電子系統中，經常需要用到頻率和幅度可調的正弦波信號作為基準信號或載波信號。通常正弦波信號主要通過模擬電路或DDS(direct digital synthesis)等兩種方式產生。相對于模擬電路，DDS具有相位連續、頻率分辨率高、轉換速度快、信號穩定等諸多優點，但是其不菲的價格使其在某些領域大材小用。在此介紹一種采用模擬電路產生正弦波的方法，該電路精度高、失真度小、溫漂小。

1 電路分析

電原理如圖1所示。

圖1 電路原理框圖

1.1 文氏電橋正弦波振蕩電路

正弦波發生器的自激振蕩條件為:

K(jω)F(jω)=1

文氏電橋正弦波發生器[1]是一種常用的RC振蕩器，用來產生低頻正弦信號，應用非常廣泛。如圖2所示，這種發生器由運算放大器和文氏電橋反饋網組成，圖2中Z1 和Z2是文氏電橋的兩臂，由它們組成正反饋網絡，電阻R3、Rf組成負反饋網絡，當運算放大器具有理想特性時，振蕩條件由這兩個反饋回路的參數決定。圖2參考點a選為放大器的同相端，那么:

K(jω)=1+R3/Rf，φK(ω)=0，

Z1=R1//(1/jωC1 )，Z2=R2+1/(jωC2)，

F(jω)=Z1/(Z1+Z2)=1/(1+C1/C2+R2/R1+

j(ωR2C1-1/(ωR1C2)))

由于 K(jω)F(jω)=1，所以電路的振蕩頻率和參數關系為f=ωZ/(2π)=1/(R1R2C1C2)/(2π)，C1/C2+R1/R2=R3/Rf，若C1=C2=C，R1=R2=R 那么振蕩條件為f=1/(2πRC)，R3=2Rf。

1.2 穩幅電路

常用的自動穩幅方法是根據振幅的變化來改變負反饋的強弱，若振幅增大，負反饋系數就自動變大，加強負反饋，限制振幅的繼續增長，反之亦然。……