超低失真正弦波发生器电路.docx
《超低失真正弦波发生器电路.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《超低失真正弦波发生器电路.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
超低失真正弦波发生器电路
贴个简单的超低失真正弦波发生器电路
贴个简单的超低失真正弦波发生器电路
Generatesverylow-distortionsinewavesupto1VRMS
Nothermistorsrequired-Nosettlingtime
Parts:
P1_____________10KLog.Potentiometer（Dual-ganged）
P2______________2K2LinearPotentiometer
R1,R2,R4,R5_____3K31/4WResistors
R3,R6_________820R1/4WResistors
R7_____________10K1/2WTrimmerCermet
R8_____________22K1/4WResistor
R9_____________Photoresistor（anytype）
R10_____________8K21/4WResistor
R11,R12,R14,R15_3K31/4WResistors
R13_____________2K71/4WResistor
R16--R20________3K31/4WResistors
R21____________56K1/4WResistor
R22____________68K1/4WResistor
R23_____________1K1/4WResistor
C1,C6_________220pF63VPolystyreneCapacitors
C2,C7___________8n263VPolyesterCapacitors
C3,C8__________82nF63VPolyesterCapacitors
C4,C9_________150nF63VPolyesterCapacitors
C5,C10________680nF63VPolyesterCapacitors
D1--D4______1N414875V150mADiodes
D5_____________LED5mm.Red
IC1,IC2_____NE5532LownoiseDualOp-amps
IC3__________TL084QuadBIFETOp-Amp
SW1__________2poles3waysrotaryswitch
Comments:
Producinglow-distortionsinewaves,thisoscillatoroperatesovertherange16to22000Hz.ThecircuitisbasedontwoarticlesthathaveappearedearlierinWirelessWorld-RogerRosens'"hase-ShiftingOscillator",February1982pp.38-41,andJ.L.LinsleyHood's"Wien-BridgeOscillatorwithlowharmonicdistortion"fromMay1981pp.51-53.
ThisdesignfeaturesthesimplicityoftheRosens'circuitbutavoidstheuseofathermistor.Instead,oscillatorstabilityiscontrolledbymeansofacommonphoto-resistordrivenbyaLED,assuggestedintheLinsleyHoodarticle.
Thereisnosettlingtimewhentheoscillator'sfrequencyischangedandnobouncingoftheoutputwaveform.Useofanexpensiveandsometimesdifficulttoobtainthermistorisavoided.
Technicaldata:
Outputvoltage:
Sinewave,1VRMSmax.
Totalharmonicdistortion1VRMSoutput:
FrequencyReading
100Hz=0.0035%
300Hz=0.0028%
1kHz=0.002%
3kHz=0.002%
10kHz=0.001%
Notes:
•Anycommonphoto-resistorand5mm.redLEDcanbeused,providedtheyareinclosecontactandenclosedinalight-proofsmallbox.IusedthemetalscreenofasmallIFtransformerforAMtransistorradiossealedwithblackinsulatingtape.
•The10Ktrimmermustbesettoobtaina1VRMSoutput.
•Thecircuitmustbesuppliedbya+and-15Vdualregulatedsupply.Common7815and7915regulatorICsshouldbeusedforthispurpose.
原创]自己动手做个信号源
手头的信号源有四、五台，一直以为足够用了，最近才发现居然没有一个是低失真度的，失真最小的也有0.5%之多。
这样在测量耳放失真度时颇为不便。
再买一个吧又一时半会儿没有合适的，价钱也贵，动不动就是几千元。
干脆自己动手做一个算了。
我们生活在伟大互联网时代——拜网络大能，放狗搜出一个电路：
电路图
据说是老外设计的，这个电路原理不复杂，主要振荡回路是由IC1A、IC1B、IC2A及其外围电路构成，IC1A、IC1B分别构成两级移相网络，在某个频率上面每级产生90度的相移，再经过IC2A反向放大后构成正反馈，构成振荡回路。
IC2A用来控制振荡回路增益，增益太小不起振、太大又会失真甚至削波，因此其增益需要精确控制，这个控制通过反馈回路中的R9来实现，R9是一只光敏电阻，用来与D5配合调整IC2B的增益以控制振荡幅度（原理后面介绍）。
IC2B构成输出部分，这个地方设计真是很巧妙，通过对不同地方引出的信号进行加、减法运算，有效降低了失真度，根据访真分析，这个输出电路可以降低失真达20倍之多。
它的基本原理我还没有完全搞清楚（其实很简单，列个电路方程就可以求解了，不过我已经全部还给老师了）。
管它了，能用就行了。
IC3A、IC3B、IC3C则是构成了振荡幅度控制部分，IC3A实现对数放大，以提高幅度控制电路的控制围，IC3B构成全波整流电路，将正弦波变成直流信号；IC3C没有什么好说的了，反向放大提高驱动能力。
最后直流信号送到D5这个LED上面，LED与R9形成偶合。
回路控制过程如下：
假设：
输出幅度增大——LED发光增加——光敏电阻阻值下降——IC2B增益下降——振荡幅度减小——输出幅度减小
显然这是个负反馈的过程，可以很好稳定振荡幅度，如果没有这个控制部分的话，输出会被严重削波。
整个电路原理框图如下：
框图
制作要点：
IC1A和IC1B组成的移相网络在同一个频率上形成90度的相移是电路正常工作的基础，因此C1—C5与C6—C10；R3和R6；P1A和P1B参数应当尽量一致，最好用数字表挑选配对，而且这几个元件的稳定性决定了振荡频率的稳定性，所以电阻要使用金属膜电阻，电容要选用温度系数小、损耗小的，聚苯乙烯电容比较理想，如果找不到的话聚丙烯电容也是不错的，比如下面这种：
电容
应尽量避免使用温度特性不好的瓷电容和损耗大的纸介电容。
倒是双联电位器P1比较麻烦，现在的双联电位器一致程度太差，这会影响波形失真程度的，实在找不到合适的可以用旋转开关+电阻自己做，或者干脆用固定电阻代替（本人就是），只是频率调整比较麻烦一点了。
接下来就是实际制作了，本次使用洞洞板来制作。
这里一般会遇到个头痛的问题，就是如何把原理图转换成搭焊图，对着原理图自己画吧太麻烦了，而且还容易错，往往画了几下就晕了。
其实有个巧妙办法——就是利用PROTEL来画，先生成PROTEL原理图，再利用PROTEL的网络表转成PCB图，有了网络表，每个管脚的对应关系清清楚楚地标注出来了，想错都难，而且调整布局也很方便。
画好的PCB如图：
PCB
图中红色线条是铜箔面的连接线，兰色线是元件面的跳线。
画好的图用打印机打印出来，接下来用铅笔将各焊盘和走线分经纬度画出平行线：
网格图
这个平行线有什么用呢？
哈哈，经常做洞洞板的就知道了——横竖交叉的地方不就是洞洞板上的孔位吗？
这样一画，元件该插哪个孔、走线走哪些位置不就一目了然了么？
很简单吧。
实际装配就很简单了，有了上面图纸的指导，装配很简单的，没有什么好说的，纯体力劳动而已。
需要注意的是D5LED一定要和R9光敏电阻形成良好的偶合，而且要密封遮光，防止外界光线干扰。
这里介绍过程如下：
光敏组合
光敏电阻很好买，也非常便宜，LED没有什么特殊的，什么颜色都可以，是否高亮也无所谓，反正只要能发光就可以了。
做好的扳子如图：
正面：
电路板正面
背面：
电路板背面
下面就是调试工作了，不要害怕哈，说是调试，其实也没啥可调的，总共就一个R7可以调而已（频率调节的P1和输出幅度调整的P2不算），调节R7可以调整输出波形的失真程度，如果有频谱仪或失真度计配合的话是非常简单的事情（不过一般人也不太可能有这种设备），没有的话也不用担心，有个小窍门：
调节R7到某一点以下时，振荡会停止，往回调一点振荡又会产生，这是一个临界点，那么我们就调节R7到振荡刚好停止然后回调到振荡刚好产生时就是输出失真最小的时候（为保证振荡稳定，在回调到振荡恢复时可以再多回一点点，没有关系，失真不会明显增大的，当然回多了肯定不行）。
用示波器甚至毫伏表监测就行了，频率不高的话数字表的交流电压档也凑合了。
让我们接个示波器看看吧：
输出波形
看到了吧？
真是个完美的正弦波！
最大输出大约有8V峰值呢。
那么让我们看看失真情况吧，为了清晰直观一些，我们有请频谱仪先生出场——
基波
看到了吗？
好象很棒噎？
振荡频率19.5KHz，幅度有-4.2dB（探头10：
1），谐波肉眼似乎看不到，让我们找找他们在哪里？
二次谐波
使用光标找一下，19.5KHz的二次谐波是39KHz，把光标移过去——照片有点模糊，不过还是可以看到39KHz处的幅度是-74.3dB，比基波低了约70db；那么三次谐波呢？
再找一找：
三次谐波
找不到啦——CF-920频谱仪的动态围是75dB，也就是说强信号和弱信号幅度相差超过75dB的话就无法区分出来，很显然这里三次及三次以上谐波都已经比基波低超过75dB了，超过仪器测量围没办法区分出来。
（注：
19.5KHz的三次谐波是58.5KHz，图中57500是照相时光标刚好停在这里而已，注释一下）。
好了，通过频谱仪先生的介绍，我们基本上可以认为信号输出的失真成分主要是二次谐波，幅度大约是-70dB，换算成百分比大约是0.031%——一个失真度为0.031%的信号源，不错的结果。
晕，忘了
P1：
10K双联电位器
P2：
2K2单联
R1,R2,R4,R5：
3K3
R3,R6：
820R
R7：
10K
R8：
22K
R9：
Photoresistor
R10：
8K2
R11,R12,R14,R15：
3K3
R13：
2K7
R16--R20：
3K3
R21：
56K
R22：
68K
R23：
1K
C1,C6：
220pF
C2,C7：
8n2
C3,C8：
82nF
C4,C9：
150nF
C5,C10：
680nF
D1--D4：
1N4148
D5：
LED
IC1——,IC3：
TL084
SW1：
2poles3waysrotaryswitch
升级会员 