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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(jiàn)的辦法是用一臺信號發(fā)生器，產(chǎn)生一個(gè)低失真的基準信號，將其送入一個(gè)功率放大器以驅動(dòng)待測設備。本設計實(shí)例提出了一種較輕便的替代方案。 圖1是一個(gè)振蕩器，它產(chǎn)生一個(gè)有功率驅動(dòng)能力的低失真正弦信號。功率振蕩器主要由兩部分構成：一個(gè)雙T型網(wǎng)絡(luò )，還有一個(gè)大功率低壓降穩壓器。雙T網(wǎng)絡(luò )有兩個(gè)并聯(lián)的T型濾波器：一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器。雙T網(wǎng)絡(luò )經(jīng)常被選用于陷波濾波器。低壓降穩壓器作信號放大，驅動(dòng)負載。此電路中的穩壓器包括一個(gè)電流基準的電壓跟隨器結構。它從Set至Out管腳有單位增益，電流基準是一個(gè)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(gè)雙T型網(wǎng)絡(luò )后，得到的陷波濾波器可同時(shí)衰減高頻和低頻分量，使中心頻率順利通過(guò)。電阻與電容確定了中心頻率 f0：f0=1/(2pRC)。 對雙T網(wǎng)絡(luò )的小信號分析表明，中心頻率處的增益為最大值。當K因數從2增加到5時(shí)，雙T振蕩器的最大增益從1增長(cháng)到1.1（圖2）。當K因數大于5時(shí)，最大增益下降。因此，增益大于單位增益時(shí)，K因數要選擇為3~5之間。環(huán)路增益必須是單位增益，以保持振蕩的穩定。所以，需要一個(gè)電位計來(lái)調節環(huán)路增益，控制振蕩幅度。 圖1，此振蕩器生成一個(gè)有功率驅動(dòng)能力的低失真正弦信號。圖2，雙T網(wǎng)絡(luò )的增益隨圖1中的K值而改變。 雙T振蕩器可以驅動(dòng)感性、容性或阻性負載。低壓降穩壓器的電流限制（凌力爾特技術(shù)公司的LT3080是1.1A）是振蕩器驅動(dòng)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(gè)有4.7μF輸出電容的10Ω阻性負載在高于8kHz頻率時(shí)會(huì )造成7%的THD（總諧波失真），雖然圖3電路中在400 Hz時(shí)THD是0.1%。雙T振蕩器的線(xiàn)路調節與負載調節特性與LT3080相同。它亦可工作在寬的溫度范圍內。 為了實(shí)現增益的自動(dòng)調節，可以用一只燈泡替代電位計（圖3），或采用一支電壓調制的阻性MOSFET（圖4）。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(guò)一個(gè)齊納二極管檢測峰值電壓，當振幅增大時(shí)，MOSFET的電阻下降。環(huán)路增益亦減少，以維持振蕩。 圖3，用一個(gè)燈泡代替電位計可以實(shí)現增益自動(dòng)控制 圖4，用一個(gè)電阻可變的MOSFET代替電位計，可以實(shí)現增益的自動(dòng)控制。 圖5給出了使用燈泡時(shí)雙T振蕩器的測試波形。5V直流偏壓時(shí)輸出調在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(lái)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(gè)重要問(wèn)題。兩種電路都沒(méi)有低頻擺動(dòng)，這在其它種類(lèi)振蕩器中很常見(jiàn)。圖7和圖8的波形幾乎沒(méi)有過(guò)沖。使用MOSFET的振蕩器要比使用燈泡的振蕩器穩定更快，因為燈泡有加熱效應，熱常數更大。對于需要低失真和功率驅動(dòng)能力的應用，可以將簡(jiǎn)單電路作為直流偏置的交流源。 |
