單片式振蕩器在儀表中的應用

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作者：Linear Technology Jim Williams 時間：2006-10-19 來源：電子產品世界

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時鐘可調、基于濾波器的正弦波發(fā)生器

可使一個封閉在反饋環(huán)路中的諧振器產生振蕩。圖 1 中的正弦波發(fā)生器就利用了這一點，從而免除了增設一個振幅控制環(huán)路的需要。這種在里根 (Regan) 諧振帶通環(huán)路的基礎上略做修改而成的電路是時鐘可調的，并可產生正弦和余弦輸出。

圖1 Regan 諧振帶通環(huán)路

LTC1060 開關電容濾波器被構建為一個 Q = 10 的時鐘可調型帶通濾波器。O1 把該濾波器的頻率設定為 100kHz，從而生成了一個 1kHz 通帶。利用正弦輸出來進行開關操作的 C1 以再生的形式向濾波器輸入提供方波驅動信號。該環(huán)路是自保持型的，因而在指示點上產生了連續(xù)的正弦波輸出。 C1 輸出的齊納橋接箝位作用穩(wěn)定了施加至濾波器的方波振幅，實現(xiàn)了正弦波輸出的穩(wěn)定。這種形式的振幅控制去除了 AGC 環(huán)路穩(wěn)定時間以及潛在的不穩(wěn)定性?？赏ㄟ^改變 O1 的時鐘頻率來實現(xiàn)帶通調諧，而且在調諧期間以及調諧之后不會發(fā)生振幅移位。

圖 2 示出了工作波形。對 C1 的箝位輸出 (掃跡 A) 做出響應的帶通濾波器產生了正弦 (掃跡 C) 和余弦 (掃跡 B) 輸出。以濾波器時鐘殘留為主的失真 (掃跡D)為 2%。

圖 2：對 C1 的環(huán)路強制激勵脈沖 (齊納箝位輸出，掃跡 A) 做出響應的帶通濾波器產生了正弦 (掃跡 C) 和余弦 (掃跡 B) 輸出。以開關電容濾波器時鐘殘留為主的失真 (掃跡 D) 為 2%

時鐘可調、基于存儲器的正弦波發(fā)生器

該電路通過對一個正弦編碼查表存儲器進行連續(xù)定時來生成一個可變頻率正弦波。由一個 DAC 把該存儲器的狀態(tài)轉換為模擬輸出。這種方法的一個優(yōu)點是其能夠對頻率和振幅變更命令做出快速、高保真的響應。

被設定為由其數(shù)字控制輸入規(guī)定的 3 種輸出頻率之一的 O1 負責對74HC191 計數(shù)器進行定時 (圖3)。這些計數(shù)器給負載并聯(lián)了一個專為產生 8 位 (256 種狀態(tài)) 數(shù)字編碼正弦波而編程的 2716 EPROM。由 Sean Gold 和 Guy M. Hoover 開發(fā)的該程序示于圖 4。2716 的并行輸出被饋送至一個 DAC，以產生模擬輸出。

圖 3：計數(shù)器驅動型正弦編碼存儲器通過 D/A 轉換器產生了 0.75% 的失真正弦波。受控于數(shù)字輸入的 LTC1799 振蕩器頻率設定了輸出頻率

圖 4：用于存儲器的正弦波生成代碼

圖 5 中的掃跡 A 為正弦波輸出，在該場合中被調諧至 60Hz。表現(xiàn)為掃跡B 的失真主要由時鐘殘留構成，大小約為 0.75%。在圖 6 中，數(shù)字輸入突然把輸出頻率改為 400Hz，然后迅速地將其恢復至 60Hz。這些頻率移位簡潔利落，沒有外來分量或不利的特性。通過驅動 DAC 的基準輸入來完成的振幅移位 (見 LTC1450 數(shù)據(jù)表)具有相似的良好工作特性。如圖 7 所示，掃跡 B 的振幅準確地響應了掃跡 A 的 DAC 基準輸入階躍。如前所述，沒有控制環(huán)路時間常數(shù)有助于實現(xiàn)無劣化的響應。