低失真受控振蕩器電路原理分析

本文介紹如何用一種低成本的方法，來(lái)構(gòu)造一個(gè)失真很少、由總線(xiàn)控制的正弦波振蕩器。
　　該電路產(chǎn)生一個(gè)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(hào)低-76.1dB和-74.2 dB。這個(gè)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(gè)電路由四部分組成(如圖所示)。設(shè)計(jì)的核心，也即第一部分是振蕩器，包括雙重濾波構(gòu)建塊IC(U1)、二階時(shí)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(guò)僅允許振蕩器中心頻率附近的信號(hào)通過(guò)，來(lái)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(gè)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(shí)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(diǎn)，并且公式4表示陷波濾波器頻率。
　　第三部分具有一個(gè)-1增益的緩沖放大器(U3A)。該部分包括一個(gè)13.3kHz的低通濾波器，該濾波器用于減少由輸出波形中的時(shí)鐘步長(zhǎng)產(chǎn)生的高頻成分。
　　第四部分是一個(gè)總線(xiàn)控制時(shí)鐘發(fā)生器，其主要包括一個(gè)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(gè)電阻是僅要求的幾個(gè)外部器件。
　　此外，該電路能夠被很容易的調(diào)整來(lái)產(chǎn)生一個(gè)積分，正弦/余弦波形輸出。僅僅增加一個(gè)第二輸出運(yùn)算放大器，并且接受它的輸入，該輸入來(lái)自U1(BPB在11腳)的帶通輸出。