CN103023434B - 一种基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路 - Google Patents

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Abstract

本发明属于振荡电路技术领域。具体涉及一种基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路。其技术方案是：该电路由共射极放大电路(1)、选频网络(3)和控制模块(2)组成，选频网络(3)与共射极放大电路(1)和控制模块(2)分别连接。共射极放大电路(1)的输入端V1i和输出端V1o分别与选频网络(3)连接，共射极放大电路(1)的输出端V1o与外围电路的输入端Vw连接。本发明具有起振容易、稳定性高和易于实现自动控制的优点。

Description

一种基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路
技术领域
本发明属于振荡电路技术领域。具体涉及一种基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路。
背景技术
大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流，能够产生振荡电流的电路叫做振荡电路。振荡电路的种类很多，按信号的波形来分，可分为正弦波和非正弦波振荡电路，通常将选频网络由电感和电容组成的正弦波振荡电路叫做LC正弦波振荡电路。从结构上来看，正弦波振荡电路就是一个没有输入信号的带选频网络的正反馈放大电路，欲使正弦波振荡电路产生持续振荡，必须要满足振幅平衡条件和相位平衡条件。
由于振幅平衡条件对元件参数的匹配要求较高，所以传统的LC正弦波振荡电路不容易起振。为了实现振荡频率可调，一般采用可变电容器替代选频网络中的电容，通过调节可变电容器的电容值来改变电路的振荡频率，由于机械式可变电容器的稳定性不高，且不易于实现自动控制，这些不足在很大程度上影响了振荡电路调整振荡频率时的稳定性。
发明内容
本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种起振容易、稳定性高和易于实现自动控制的基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路。
为实现上述发明目的，本发明采用的技术方案是：该电路由共射极放大电路、选频网络和控制模块组成，选频网络与共射极放大电路和控制模块分别连接。共射极放大电路的输入端V1i和输出端V1o分别与选频网络连接，共射极放大电路的输出端V1o与外围电路的输入端Vw连接。
选频网络由忆容等效电路、电感和忆感等效电路组成。忆容等效电路的端子Cm1与忆感等效电路的端子Lm1连接，忆感等效电路的端子Lm2与电感的端子L1连接，电感的端子L2与忆容等效电路的端子Cm2连接。
忆容等效电路的端子Cm1和忆感等效电路的端子Lm1分别与共射极放大电路的输出端V1o连接，忆容等效电路的端子Cm2和电感的端子L2分别与共射极放大电路的输入端V1i连接，忆感等效电路的端子Lm2和电感的端子L1分别与参考地连接，忆容等效电路的端子VT21和VT22与控制模块的输出端CV21和CV22对应连接，忆感等效电路的端子VT11和VT12与控制模块的输出端CV11和CV12对应连接。
控制模块的输出端CV11和CV12与忆感等效电路的端子VT11和VT12对应连接，控制模块的输出端CV21和CV22与忆容等效电路的端子VT21和VT22对应连接。
所述控制模块由第一模拟开关、第二模拟开关、第三模拟开关、第四模拟开关和控制电路组成。
第一模拟开关的输入端X1与控制电路的输出端Vp1连接，第一模拟开关的输出端Y1接控制模块的输出端CV11；第二模拟开关的输入端X2与控制电路的输出端Vn1连接，第二模拟开关的输出端Y2接控制模块的输出端CV12；第一模拟开关的输入端C1和第二模拟开关的输入端C2分别与控制电路的输出端Vc1连接。
第三模拟开关的输入端X3与控制电路的输出端Vp2连接，第三模拟开关的输出端Y3接控制模块的输出端CV21；第四模拟开关的输入端X4与控制电路的输出端Vn2连接，第四模拟开关的输出端Y4接控制模块的输出端CV22；第三模拟开关的输入端C3和第四模拟开关的输入端C4分别与控制电路的输出端Vc2连接。
所述忆感等效电路由第一电阻、第一电容、第一忆阻器和第一运算放大器组成。第一电阻的端子R11与第一电容的端子C11连接，第一电阻的端子R12和第一运算放大器的输出端V2o分别与第一运算放大器的输入端V2i-连接，第一电阻的端子R11与第一电容的端子C11分别接忆感等效电路的端子Lm1，第一电容的端子C12与第一忆阻器的端子M11和第一运算放大器的输入端V2i+分别连接，第一忆阻器的端子M12接忆感等效电路的端子Lm2，第一忆阻器的端子CS11接忆感等效电路的端子VT11，第一忆阻器的端子CS12接忆感等效电路的端子VT12。
所述忆容等效电路由第二电容、第二忆阻器、第二电阻和第二运算放大器组成。第二电容的端子C22和第二运算放大器的输入端V3i+分别与第二忆阻器的端子M21连接，第二电容的端子C21接忆容等效电路的端子Cm1，第二忆阻器的端子M22与第二电阻的端子R21连接，第二忆阻器的端子M22和第二电阻的端子R21分别接忆容等效电路的端子Cm2，第二忆阻器的端子CS21接忆容等效电路的端子VT21，第二忆阻器的端子CS22接忆容等效电路的端子VT22，第二电阻的端子R22和第二运算放大器的输出端V3o分别与第二运算放大器的输入端V3i-连接。
本发明采用忆容等效电路代替可变电容器和忆感等效电路代替反馈网络中的一个电感的方法，实现了基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路的起振和振荡频率可调的功能。忆感等效电路由忆阻器、电阻、电容和运算放大器组成，忆感等效电路的等效电感值与忆阻器的电阻值成正比；忆容等效电路由忆阻器、电容、电阻和运算放大器组成，忆容等效电路的等效电容值与忆阻器的电阻值成正比。
由于本发明的忆阻器的阻值大小与加在其两端的电压幅值、极性和持续时间的长短有关，通过控制模块能改变忆阻器的阻值，即能改变忆感等效电路的等效电感值和忆容等效电路的等效电容值，从而使基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路满足振荡条件而起振，并且实现振荡频率可调。
由于本发明的忆感等效电路的等效电感值能在大范围内改变，从而能使元件参数更容易匹配，即能使基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路的起振更加容易。与可变电容器相比，忆容等效电路具有更高的稳定性且易于实现自动控制。
因此，本发明具有起振容易、稳定性高和易于实现自动控制的优点。
附图说明
图1是本发明的一种结构示意图；
图2是图1中的控制模块2的结构示意图；
图3是图1中的忆感等效电路6的结构示意图；
图4是图1中的忆容等效电路4的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步的描述，并非对本发明保护范围的限制。
实施例
一种基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路。如图1所示，该电路由共射极放大电路1、选频网络3和控制模块2组成，选频网络3与共射极放大电路1和控制模块2分别连接。共射极放大电路1的输入端V1i和输出端V1o分别与选频网络3连接，共射极放大电路1的输出端V1o与外围电路的输入端Vw连接。
选频网络3由忆容等效电路4、电感5和忆感等效电路6组成。忆容等效电路4的端子Cm1与忆感等效电路6的端子Lm1连接，忆感等效电路6的端子Lm2与电感5的端子L1连接，电感5的端子L2与忆容等效电路4的端子Cm2连接。
忆容等效电路4的端子Cm1和忆感等效电路6的端子Lm1分别与共射极放大电路1的输出端V1o连接，忆容等效电路4的端子Cm2和电感5的端子L2分别与共射极放大电路1的输入端V1i连接，忆感等效电路6的端子Lm2和电感5的端子L1分别与参考地连接，忆容等效电路4的端子VT21和VT22与控制模块2的输出端CV21和CV22对应连接，忆感等效电路6的端子VT11和VT12与控制模块2的输出端CV11和CV12对应连接。
控制模块2的输出端CV11和CV12与忆感等效电路6的端子VT11和VT12对应连接，控制模块2的输出端CV21和CV22与忆容等效电路4的端子VT21和VT22对应连接。
如图2所示，本实施例所述控制模块2由第一模拟开关11、第二模拟开关10、第三模拟开关9、第四模拟开关8和控制电路7组成。
第一模拟开关11的输入端X1与控制电路7的输出端Vp1连接，第一模拟开关11的输出端Y1接控制模块2的输出端CV11；第二模拟开关10的输入端X2与控制电路7的输出端Vn1连接，第二模拟开关10的输出端Y2接控制模块2的输出端CV12；第一模拟开关11的输入端C1和第二模拟开关10的输入端C2分别与控制电路7的输出端Vc1连接。
第三模拟开关9的输入端X3与控制电路7的输出端Vp2连接，第三模拟开关9的输出端Y3接控制模块2的输出端CV21；第四模拟开关8的输入端X4与控制电路7的输出端Vn2连接，第四模拟开关8的输出端Y4接控制模块2的输出端CV22；第三模拟开关9的输入端C3和第四模拟开关8的输入端C4分别与控制电路7的输出端Vc2连接。
如图3所示，本实施例所述忆感等效电路6由第一电阻15、第一电容14、第一忆阻器13和第一运算放大器12组成。第一电阻15的端子R11与第一电容14的端子C11连接，第一电阻15的端子R12和第一运算放大器12的输出端V2o分别与第一运算放大器12的输入端V2i-连接，第一电阻15的端子R11与第一电容14的端子C11分别接忆感等效电路6的端子Lm1，第一电容14的端子C12与第一忆阻器13的端子M11和第一运算放大器12的输入端V2i+分别连接，第一忆阻器13的端子M12接忆感等效电路6的端子Lm2，第一忆阻器13的端子CS11接忆感等效电路6的端子VT11，第一忆阻器13的端子CS12接忆感等效电路6的端子VT12。
如图4所示，本实施例所述忆容等效电路4由第二电容19、第二忆阻器18、第二电阻17和第二运算放大器16组成。第二电容19的端子C22和第二运算放大器16的输入端V3i+分别与第二忆阻器18的端子M21连接，第二电容19的端子C21接忆容等效电路4的端子Cm1，第二忆阻器18的端子M22与第二电阻17的端子R21连接，第二忆阻器18的端子M22和第二电阻17的端子R21分别接忆容等效电路4的端子Cm2，第二忆阻器18的端子CS21接忆容等效电路4的端子VT21，第二忆阻器18的端子CS22接忆容等效电路4的端子VT22，第二电阻17的端子R22和第二运算放大器16的输出端V3o分别与第二运算放大器16的输入端V3i-连接。
本具体实施方式采用忆容等效电路代替可变电容器和忆感等效电路代替反馈网络中的一个电感的方法，实现了基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路的起振和振荡频率可调的功能。忆感等效电路由忆阻器、电阻、电容和运算放大器组成，忆感等效电路的等效电感值与忆阻器的电阻值成正比；忆容等效电路由忆阻器、电容、电阻和运算放大器组成，忆容等效电路的等效电容值与忆阻器的电阻值成正比。
由于本具体实施方式的忆阻器的阻值大小与加在其两端的电压幅值、极性和持续时间的长短有关，通过控制模块能改变忆阻器的阻值，即能改变忆感等效电路的等效电感值和忆容等效电路的等效电容值，从而使基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路满足振荡条件而起振，并且实现振荡频率可调。
由于本具体实施方式的忆感等效电路的等效电感值能在大范围内改变，从而能使元件参数更容易匹配，即能使基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路的起振更加容易。与可变电容器相比，忆容等效电路具有更高的稳定性且易于实现自动控制。
因此，本具体实施方式具有起振容易、稳定性高和易于实现自动控制的优点。

Claims (1)

1.一种基于忆阻器的频率可调正弦波振荡电路，其特征在于该电路由共射极放大电路(1)、选频网络(3)和控制模块(2)组成，选频网络(3)与共射极放大电路(1)和控制模块(2)分别连接；
共射极放大电路(1)的输入端V1i和输出端V1o分别与选频网络(3)连接，共射极放大电路(1)的输出端V1o与外围电路的输入端Vw连接；
选频网络(3)由忆容等效电路(4)、电感(5)和忆感等效电路(6)组成，忆容等效电路(4)的端子Cm1与忆感等效电路(6)的端子Lm1连接，忆感等效电路(6)的端子Lm2与电感(5)的端子L1连接，电感(5)的端子L2与忆容等效电路(4)的端子Cm2连接；
忆容等效电路(4)的端子Cm1和忆感等效电路(6)的端子Lm1分别与共射极放大电路(1)的输出端V1o连接，忆容等效电路(4)的端子Cm2和电感(5)的端子L2分别与共射极放大电路(1)的输入端V1i连接，忆感等效电路(6)的端子Lm2和电感(5)的端子L1分别与参考地连接，忆容等效电路(4)的端子VT21和VT22与控制模块(2)的输出端CV21和CV22对应连接，忆感等效电路(6)的端子VT11和VT12与控制模块(2)的输出端CV11和CV12对应连接；
控制模块(2)的输出端CV11和CV12与忆感等效电路(6)的端子VT11和VT12对应连接，控制模块(2)的输出端CV21和CV22与忆容等效电路(4)的端子VT21和VT22对应连接；
所述控制模块(2)由第一模拟开关(11)、第二模拟开关(10)、第三模拟开关(9)、第四模拟开关(8)和控制电路(7)组成；
第一模拟开关(11)的输入端X1与控制电路(7)的输出端Vp1连接，第一模拟开关(11)的输出端Y1接控制模块(2)的输出端CV11；第二模拟开关(10)的输入端X2与控制电路(7)的输出端Vn1连接，第二模拟开关(10)的输出端Y2接控制模块(2)的输出端CV12；第一模拟开关(11)的输入端C1和第二模拟开关(10)的输入端C2分别与控制电路(7)的输出端Vc1连接；
第三模拟开关(9)的输入端X3与控制电路(7)的输出端Vp2连接，第三模拟开关(9)的输出端Y3接控制模块(2)的输出端CV21；第四模拟开关(8)的输入端X4与控制电路(7)的输出端Vn2连接，第四模拟开关(8)的输出端Y4接控制模块(2)的输出端CV22；第三模拟开关(9)的输入端C3和第四模拟开关(8)的输入端C4分别与控制电路(7)的输出端Vc2连接；
    所述忆感等效电路(6)由第一电阻(15)、第一电容(14)、第一忆阻器(13)和第一运算放大器(12)组成；
第一电阻(15)的端子R11与第一电容(14)的端子C11连接，第一电阻(15)的端子R12和第一运算放大器(12)的输出端V2o分别与第一运算放大器(12)的输入端V2i-连接，第一电阻(15)的端子R11与第一电容(14)的端子C11分别接忆感等效电路(6)的端子Lm1，第一电容(14)的端子C12与第一忆阻器(13)的端子M11和第一运算放大器(12)的输入端V2i+分别连接，第一忆阻器(13)的端子M12接忆感等效电路(6)的端子Lm2，第一忆阻器(13)的端子CS11接忆感等效电路(6)的端子VT11，第一忆阻器(13)的端子CS12接忆感等效电路(6)的端子VT12；
   所述忆容等效电路(4)由第二电容(19)、第二忆阻器(18)、第二电阻(17)和第二运算放大器(16)组成；
第二电容(19)的端子C22和第二运算放大器(16)的输入端V3i+分别与第二忆阻器(18)的端子M21连接，第二电容(19)的端子C21接忆容等效电路(4)的端子Cm1，第二忆阻器(18)的端子M22与第二电阻(17)的端子R21连接，第二忆阻器(18)的端子M22和第二电阻(17)的端子R21分别接忆容等效电路(4)的端子Cm2，第二忆阻器(18)的端子CS21接忆容等效电路(4)的端子VT21，第二忆阻器(18)的端子CS22接忆容等效电路(4)的端子VT22，第二电阻(17)的端子R22和第二运算放大器(16)的输出端V3o分别与第二运算放大器(16)的输入端V3i-连接。
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