音频信号（正弦波）发生器电路

接线图 2024年03月08日 11:05 300 admin

有一个“最喜欢的”电路用于制作音频振荡器维恩电桥。它是一座桥，即具有四个“腿”的电路。下面的电路显示了基本思想。

音频信号（正弦波）发生器电路第1张

    Rx、2Rx 反馈分频器在运算放大器中建立增益 3。正反馈是通过 Wien 网络、R 和 C（每个两个）。该网络的特征是网络的输出（在运算放大器的 +ve 输入端）在频率 Fo 处具有最大值，如图所示。如果电阻器/电容器以某种简单的比率相互关联，则任何网络的数学分析都会趋于简化：对于 Wien 网络，如果两个电阻器相等且两个电容器相等，则数学结果最好！因此，Fo 的简单公式。
    因此，对于 1kHz，将 1000 放入公式中代替 Fo，为 R 选择一个合理的值 - 让我们选择 100K。将公式换成 C= 1/(2 x PI x 1000 x 100,000)，C 的计算结果为 1.59nF：这对于电容器来说不是一个特别合理的值，但如果我们增加电容器，我们需要减小电阻器反之亦然，所以我们现在可以选择一个合理的电容器：4n7 怎么样？
    将 4n7 代入公式并重新排列得到 R=1/(2 x PI x 1000 x 4.7 x 10-9)。我们得到 33.9K 的电阻。此时您需要决定您想要 1kHz 的准确度。大多数文氏电桥电路往往是可变频率的，因此我们只需校准比例即可！
    因为 Wien 电路将输入衰减了 3 倍，所以我们需要放大器中的增益为 3 才能使其振荡。这就是我们选择 2Rx/Rx 负反馈的原因。
    有一个小问题：如果反馈电阻定义的增益略小于 3，则电路不会振荡。如果增益略大于 3，电路将振荡，振幅将仅由 IC 的输出触及电源轨和削波决定——而不是正弦波形。那么我们如何将增益保持在正确的水平以维持正弦波呢？我们需要的是一些电阻与信号电平成正比的元件：如果电平增加，电阻也会增加，从而降低增益。同样，如果输出下降，增益将增加，从而保持稳定性。幸运的是，有几种方法可以做到这一点。
    实用的维恩振荡器

音频信号（正弦波）发生器电路第2张

    第二个电路是 Wien 振荡器的实际实现，但在这个电路中，Wien 网络被反转了。这是“错误的上升方式”并且处于负反馈路径中。通过 500R 预设应用正反馈以使其振荡。还有一个漂亮的白炽灯泡表明它正在工作......
    你看，灯泡变热，电线的电阻随着变热而上升。灯泡灯丝变得非常热，因此它的电阻会发生很大变化（通常热电阻可以是冷电阻的 10 倍）并且电压越高，电阻越大，所以这就是我们需要的稳定元件！相当简单的电路，将提供约 1.5v rms 的输出，失真约为 0.3%。性能不佳但肯定有用——而且电路如此简单。当然你可以使用运算放大器来做到这一点——只要它能提供足够的电流来驱动灯泡。但是2个三极管的电路其实更简单。
    一种低失真音频信号发生器

音频信号（正弦波）发生器电路第3张

    下一个电路（上图）是维恩电路的更好实现：它以正常方式在正反馈路径中使用维恩电路，并使用负反馈来保持稳定性。标记为 Th1 的设备是玻璃珠型热敏电阻：其中一些热敏电阻由真空玻璃外壳中的珠组成，它们专门设计用于此类电路中的振幅稳定。如有必要，可以更改 100R 以适应各种热敏电阻（并调整幅度）。
    6 个晶体管电路实际上是一个运算放大器，您没有理由不能简单地使用运算放大器。该电路早于运算放大器，但原理没有改变。
    双联动 100K（对数）电位器用于改变频率，2 极 6 路（旋转）开关用于切换频段。对于显示的值，每个波段的末端都有有用的重叠。电位器设置在 16K 左右时，10n 给出 1kHz，因此显示值的“中心”频率为 100hZ、300Hz、1kh、3kHz、10kHz 和 30kHz。
    您可以使用另一个电容器 (1?) 来增加底部的范围，但建立时间会很长。同样，您可以使用 (100pf) 在顶部添加另一个范围，但波形不会很好：高频端受到 270pF 电容器的限制，该电容器存在以确保稳定性：具有良好的布局和现代晶体管，您可以减少这个电容器显着提高高频性能。
    如果构建得当，这样的电路可以提供极低的失真。失真水平将取决于所用运算放大器的增益和热敏电阻的性能，尤其是在低频时。对于音频测试目的，低嗡嗡声和噪音也很重要，因此低噪音组件和良好的电源是必不可少的。
    双 T 网络
    下一个电路不使用 Wien 网络，而是使用称为双 T 网络的电路，所以我将首先介绍网络。“标准”双 T 如下图所示。

音频信号（正弦波）发生器电路第4张

与 Wien 一样，电路中存在导致公式简化的关系 - T 的臂应该具有相等的值，并且脚中的电容器应该是臂的两倍大。脚的电阻应该是手臂的一半。使用这些比率，Twin T 是一个陷波滤波器，它通过除中心频率处的陷波之外的所有内容，如公式中所示。请注意，此公式与 Wien 相同，但显示形式略有不同。所以 - 现在
实用的双 T 振荡器

音频信号（正弦波）发生器电路第5张

    也许首先让您印象深刻的事情（如果您之前遇到过 twin-T）是 twin-T 的输入（来自灯泡）实际上被馈送到网络的底部并且输出是（正如您所期望的那样））从一个臂（进入晶体管的基极）但另一臂接地。现在等一下：射极跟随器没有电压增益，你肯定被告知 RC 振荡器必须有电压增益？好吧，这个可以工作并且没有电压增益（当然它确实有电流增益）。
    第一次接触这个电路，有点纳闷。然后我在脑海中“重新绘制”了电路。想象一下用示波器观察它，示波器的接地点位于灯泡底部。现在（对于交流信号）0v 线连接到晶体管的集电极。因此，T 的一个臂从收集器馈送，另一臂馈送底座，而脚则通向新地球。该电路实际上是一个标准的 Twin T，但电源异常馈电使事情变得混乱。如果您“重新设计”它们，很多不寻常的电路看起来会更好。
    一位记者指出
    该电路实际上确实具有电压增益。如果仅分析电阻电容双 T 网络（加上 1 nF 到 12v 电源），输入取自灯泡底部，输出取自第一个射极跟随器的基极，则增益为1.08845 在 135.548 Hz 的频率下，这是通过网络的相移为零的频率。
    请参阅“增益大于单位的无源 RC 网络的综合”，IRE 会议记录，1951 年 7 月，第 833 页。
    门控 RC 移相振荡器
    最后一个电路是一个更简单的 RC 相移振荡器，但这是一个不同之处：它是门控的，即它可以由输入信号打开。将输入接地，振荡器停止，将其连接到 5v，振荡器启动。振荡器将始终以相同的方式启动，具有上升沿

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