用作直流偏置交流源的雙T型功率振蕩電路設計

　　交流測試設備通常需要一種低失真的信號源作待測設備的激勵。常見的辦法是用一臺信號發(fā)生器，產(chǎn)生一個低失真的基準信號，將其送入一個功率放大器以驅(qū)動待測設備。本設計實例提出了一種較輕便的替代方案。

　　圖1是一個振蕩器，它產(chǎn)生一個有功率驅(qū)動能力的低失真正弦信號。功率振蕩器主要由兩部分構(gòu)成：一個雙T型網(wǎng)絡，還有一個大功率低壓降穩(wěn)壓器。雙T網(wǎng)絡有兩個并聯(lián)的T型濾波器：一個低通濾波器和一個高通濾波器。雙T網(wǎng)絡經(jīng)常被選用于陷波濾波器。低壓降穩(wěn)壓器作信號放大，驅(qū)動負載。此電路中的穩(wěn)壓器包括一個電流基準的電壓跟隨器結(jié)構(gòu)。它從Set至Out管腳有單位增益，電流基準是一個精密的10μA電流源。Set腳的RSET電阻設定輸出的直流電平。在Out和Set腳之間連接一個雙T型網(wǎng)絡后，得到的陷波濾波器可同時衰減高頻和低頻分量，使中心頻率順利通過。

　　對雙T網(wǎng)絡的小信號分析表明，中心頻率處的增益為最大值。當K因數(shù)從2增加到5時，雙T振蕩器的最大增益從1增長到1.1（圖2）。當K因數(shù)大于5時，最大增益下降。因此，增益大于單位增益時，K因數(shù)要選擇為3~5之間。環(huán)路增益必須是單位增益，以保持振蕩的穩(wěn)定。所以，需要一個電位計來調(diào)節(jié)環(huán)路增益，控制振蕩幅度。

　　圖1，此振蕩器生成一個有功率驅(qū)動能力的低失真正弦信號。圖2，雙T網(wǎng)絡的增益隨圖1中的K值而改變。

　　雙T振蕩器可以驅(qū)動感性、容性或阻性負載。低壓降穩(wěn)壓器的電流限制是振蕩器驅(qū)動能力的唯一限制因素。負載特性限制了最大可編程頻率。例如，一個有4.7μF輸出電容的10Ω阻性負載在高于8kHz頻率時會造成7%的THD，雖然圖3電路中在 400 Hz時THD是0.1%。雙T振蕩器的線路調(diào)節(jié)與負載調(diào)節(jié)特性與LT3080相同。它亦可工作在寬的溫度范圍內(nèi)。

　　為了實現(xiàn)增益的自動調(diào)節(jié)，可以用一只燈泡替代電位計，或采用一支電壓調(diào)制的阻性MOSFET。由于自發(fā)熱效應，燈泡的電阻隨振蕩幅度而升高，因此用于控制環(huán)路增益，維持振蕩。圖4中通過一個齊納二極管檢測峰值電壓，當振幅增大時，MOSFET的電阻下降。環(huán)路增益亦減少，以維持振蕩。

　　圖3，用一個燈泡代替電位計可以實現(xiàn)增益自動控制 圖4，用一個電阻可變的MOSFET代替電位計，可以實現(xiàn)增益的自動控制。

　　圖5給出了使用燈泡時雙T振蕩器的測試波形。5V直流偏壓時輸出調(diào)在4V 峰峰值電壓（圖6）。雙T振蕩器頻率為400 Hz，0.1% THD。最大的諧波貢獻來自于小于4 mV峰峰值的二次諧波。圖6是使用MOSFET的雙T振蕩器測試波形。THD為1%，有40 mV 峰峰值的二次諧波。

　　圖5，圖3振蕩器的測試波形顯示0.1% THD的低失真。圖6，圖4振蕩器的測試波形顯示1% THD的低失真。

　　圖7，圖3電路的波形顯示，燈泡振蕩器的起振緩慢。圖8，T圖4電路的波形顯示，MOSFET振蕩器的起振快速。

　　振蕩器的起振是另一個重要問題。兩種電路都沒有低頻擺動，這在其它種類振蕩器中很常見。圖7和圖8的波形幾乎沒有過沖。使用MOSFET的振蕩器要比使用燈泡的振蕩器穩(wěn)定更快，因為燈泡有加熱效應，熱常數(shù)更大。對于需要低失真和功率驅(qū)動能力的應用，可以將簡單電路作為直流偏置的交流源。