單電源函數(shù)發(fā)生器輸出緩沖的方波、三角波和正弦波
出處:維庫電子市場網 發(fā)布于:2023-12-06 15:49:03
傳統(tǒng)的模擬函數(shù)發(fā)生器具有常見的方波、三角波和正弦波輸出三重威脅,是電子實驗室工作臺上常見的工具。這也是一個經典的設計練習。一般來說,正方形和三角形很容易,所以問題是如何生成可接受的正弦波。這通常涉及一些三角形轉換的方法。圖 1的發(fā)生器電路采用了流行的積分器解決方案,但有一些有用的改進。

A1 和 A2 組合形成一個傳統(tǒng)的多諧振蕩器,生成對稱(大約 Vdd/2)的正方形和三角形。后者的峰峰值幅度由 R5 和 R6 固定在 0.909Vdd,兩者的頻率均可由 R1C1 設置二十個十進制(或許更多一點)。
將 A2 的三角形轉換為(或多或少)可用的正弦波近似現(xiàn)在可以并且通常可以通過 A2 輸出的簡單積分來完成。但樸素整合的缺點在于“或多或少”這個不祥的短語。不幸的是,所得到的近似值雖然看起來確實很像正弦曲線,但在數(shù)量上與真實的正弦函數(shù)存在 +/-3% 的滿量程(主要是三次諧波)誤差,如圖2所示。

但也許我們可以做得更好。
一些實驗和模擬表明,在積分之前在滿量程的 +/- 2/3 (Vpp = 0.67Vdd) 處簡單截斷三角形可以使正弦波精度驚人地提高 3 倍,如圖所示

圖 3在積分之前對三角形進行 +/- 67% 的梯形截斷,可將峰值正弦誤差減少到主要為 5次諧波的 +/-1% 以下。
我說“簡單”是因為我們已經有一個額外的放大器(A3)可用。因此,只需要兩個額外的電阻(R7 和 R8)即可生成削波為 67% 的梯形波形。這可以更好地近似真實正弦的 dV/dT,將誤差減少到圖 3 所示的 +/- 1% 5次諧波波形曲線。有趣的是,1% 的正弦精度與的Intersil ICL8038函數(shù)發(fā)生器芯片。但這是在電路內微調之后才實現(xiàn)的。圖 1 中的電路不需要任何。不是為了吹牛。
現(xiàn)在,積分發(fā)生在 A4 中,直流恢復 R9C3 網絡提供零穩(wěn)定性,R2 控制正弦幅度。
一個是一個重要的特征,因為正弦波形是由積分產生的,這使得它的幅度本質上與頻率成反比。因此,由于頻率不受正弦幅度調整的影響,反之亦然,所以設置這兩個參數(shù)有效的方法是先調整頻率,然后根據(jù)需要設置正弦幅度。這避免了可能浪費時間(并且令人沮喪)的迭代。
對圖 1 電路的評論:TLV9064特別適合 A1 比較器和 A3 限幅器,因為它具有非??斓?200 ns 過載恢復時間。對于運算放大器來說,這是不尋常的性能,特別是像 9064 這樣的低功耗運算放大器。
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