單一電壓控制的寬范圍正弦波振蕩器

電源適配器廠家（東莞玖琪）提出了文氏橋振蕩器的基礎(chǔ)上形成的寬范圍正弦波振蕩器?電壓的幅值具有固有的穩(wěn)定性,頻率可以大范圍調(diào)節(jié),控制電壓是單一的,電壓范圍為0~5V,這些使其十分適用于先進(jìn)的數(shù)字控制系統(tǒng),例如由微控制器的PWM信號(hào)進(jìn)行控制?文氏橋電路之所以受到持續(xù)而廣泛的青睞,一部分原因在于它出眾的頻率穩(wěn)定性。

為了便于參考,圖給出了基本的文氏橋振蕩器,圖中標(biāo)出了主要節(jié)點(diǎn)和元件名稱?節(jié)點(diǎn)和元件名稱與圖所示的新型壓控振蕩器(VCO)電路相對(duì)應(yīng)?在正常運(yùn)行狀態(tài),基本振蕩器的電路由Rx和Ry調(diào)節(jié),為了實(shí)現(xiàn)無畸變的振蕩,放大器的增益通過調(diào)節(jié)RF與RG之比保持在正確的值。

英規(guī)電源適配器頻率和幅值控制原理

圖中文氏橋電路的頻率與幅值間的關(guān)系按以下方法求得?設(shè)兩個(gè)電阻Rx和Ry均等于R,兩個(gè)電容C1和C2均等于C?電源適配器廠家（東莞玖琪）指出振蕩頻率為

f-1/(2πRC)

為了實(shí)現(xiàn)電源適配器穩(wěn)定的振蕩,正反饋網(wǎng)絡(luò)的增益必須為1/3,文氏橋電路放大器的增益必須為3,以使總的正環(huán)路增益精確等于1,所以R=2Ra?穩(wěn)態(tài)運(yùn)行時(shí),A點(diǎn)?C點(diǎn)和D點(diǎn)正弦電壓的關(guān)系為

A/3=C=D

而且這些電壓是同相的?

圖中,運(yùn)放A1文氏橋放大器的負(fù)反饋環(huán)路由R1?P1和組成?根據(jù)圖中的電阻值,放大器的閉環(huán)增益可由P1在3和4?25間調(diào)節(jié),因此增益可以大于3以適應(yīng)由元件公差和偏置電流造成的電壓損失?相移或平衡使電路偏離理想運(yùn)行狀態(tài)?因?yàn)檫\(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)的跨導(dǎo)隨著輸入電壓非線性增加,電路在寬頻率范圍內(nèi)具有固有的幅值穩(wěn)定能力,幅值的變化不超過10%,本例中無需附加電路以實(shí)現(xiàn)增益的穩(wěn)定。

圖中,增益是由R和R的比值調(diào)節(jié)的,為了使增益穩(wěn)定,常規(guī)的方法是R和R?選用非線性元件,如熱敏電阻或鎮(zhèn)流電阻器?另一種調(diào)節(jié)增益的方法是使用獨(dú)立的閉環(huán)反饋系統(tǒng),通常用JFET作為可變電阻元件?兩種方法的振蕩頻率均不能小于某一最小值,因?yàn)轭l率小于這一最小值時(shí),振蕩的周期與元件或控制電路的時(shí)間常數(shù)相比是過大的,從而無法實(shí)現(xiàn)幅值的控制。

如果希望利用電子控制進(jìn)行率掃描,掃描的速率因同樣的原因受到限制,必須限制掃描速率,使幅值控制有時(shí)間適應(yīng)工作狀態(tài)的改變。

然面在圖中,因?yàn)殡娐贩档姆€(wěn)定采用的是一種與時(shí)間無關(guān)的方法,所以頻率的下限和掃描速率不受限制。

電源適配器廠家（東莞玖琪不再詳細(xì)討論文氏橋正弦波振藥器的理論?

寬范圍正弦波ⅤCO的工作原理

在新型韓規(guī)電源適配器電路中,電阻Rx和Ry被壓控電阻器(VCR)替換,幅值由電位器P設(shè)定因放大器具有固有的可變?cè)鲆嫣匦?/span>,環(huán)路增益保持為1?

圖所示的為新型VCO電路?圖4?5?1基電源適配器供應(yīng)商（東莞玖琪）氏橋電路頻率控制環(huán)的電阻(R和Ry)被運(yùn)算跨導(dǎo)放大器(OTA)A1和A代替,構(gòu)成VCR結(jié)構(gòu)?

圖給出了VCR的具體工作原理?OTA的詳細(xì)工作原理請(qǐng)參考制造商的應(yīng)用注釋∞)?注意等效電阻Rx的一端連接至OTA的輸出,Rx的電流等于Vx/Rx?Rx的另一端沒有直接引出,連至VCR的輸入,但Rx的等效值是由受Vx影響的放大器偏置電流(1AC)設(shè)定的?OTA等效電阻(Rx)的公式為

 R_x=(R+R_A)/g_mR_A

巴西認(rèn)證電源適配器電路性能當(dāng)頻率從20Hz至20kHz,電容為470pF時(shí),測得總諧波畸變率(THD)小于1%在以上條件下,不改變?cè)鲆婵刂?/span>P1,幅度穩(wěn)定性在10%以內(nèi)?電容固定時(shí)振蕩器的動(dòng)態(tài)范圍包含約5（1/2）個(gè)十倍頻程,但需要改變?cè)鲆嬉哉{(diào)節(jié)幅值?THD小于1%時(shí),輸出的最大幅值約為6VPP?

為了使畸變小于1%,當(dāng)C1和C2為47pF時(shí),這種VCO的最大實(shí)際頻率為300kHz為了提高最大頻率,需要增加OTA的差分輸入電壓使輸出電流增大,但這樣做會(huì)使畸變變得不可接受,因?yàn)榛冸S著差分電壓的增加而越來越嚴(yán)重。

因?yàn)榉蹬c具有固定時(shí)間常數(shù)的附加穩(wěn)定電路無關(guān),所以實(shí)際上最小頻率是不受限制的,最小頻率由C1和C2進(jìn)行設(shè)定。