用作直流偏置交流源的雙T型功率振蕩電路設(shè)計
交流測試設(shè)備通常需要一種低失真的信號源作待測設(shè)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(zhǔn)信號,將其送入一個功率放大器以驅(qū)動待測設(shè)備。本設(shè)計實例提出了一種較輕便的替代方案。
本文引用地址:http://www.biyoush.com/article/201612/326686.htm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(luò),還有一個大功率低壓降穩(wěn)壓器。雙T網(wǎng)絡(luò)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(luò)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(fù)載。此電路中的穩(wěn)壓器包括一個電流基準(zhǔn)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(zhǔn)是一個精密的10μA電流源。Set腳的RSET電阻設(shè)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(luò)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(luò)的小信號分析表明,中心頻率處的增益為最大值。當(dāng)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(dāng)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(luò)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(fù)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(fù)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(fù)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(fù)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(yīng),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(dāng)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(yīng),熱常數(shù)更大。對于需要低失真和功率驅(qū)動能力的應(yīng)用,可以將簡單電路作為直流偏置的交流源。
評論