CN105515532B - 一种低畸变正弦波发生电路 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种低畸变正弦波发生电路，包括：反相触发子电路（1）、信号合成子电路（2）、稳幅控制子电路（4）和放大选频子电路（3）。工作时通过反相触发子电路（1）、信号合成子电路（2）、放大选频子电路（3）组成的正反馈环路，产生频率恒定的正弦波；通过信号合成子电路（2）、放大选频子电路（3）和稳幅控制子电路（4）组成的负反馈环路保持输出正弦波幅值稳定。本电路输出畸变低、幅值大的正弦波信号，同时解决了目前正弦波发生电路输出正弦波幅值小、存在畸变失真较高的问题。

Description

一种低畸变正弦波发生电路
技术领域
本发明涉及一种正弦波发生电路，特别是一种低畸变正弦波发生电路。
背景技术
正弦波发生电路是一种重要的信号源基准电路，广泛应用在模拟信号系统中，用来产生正弦波信号源。传统的正弦波发生电路有RC振荡器、LC振荡器、晶体振荡器等多种类型，依靠放大、正反馈(反相触发)、稳幅控制以及信号合成等子电路环节产生正弦波信号，其中为了实现起振和保持输出正弦波幅值稳定常在放大电路中采用二级管等低导通压降非线性元件，这就使得这类电路存在输出正弦波幅值小、波形存在一定畸变、失真现象，限制了其在高精度系统中的应用。
发明内容
本发明目的在于提供一种低畸变正弦波发生电路，解决传统的正弦波发生电路存在输出正弦波幅值小、波形存在一定畸变、失真现象的问题。
一种低畸变正弦波发生电路，包括：反相触发子电路、信号合成子电路、稳幅控制子电路，还包括：放大选频子电路。其中放大选频子电路，包括：运算放大器N1、电阻R1~电阻R7、电容C1~电容C7。
放大选频子电路的电容C1一端接输入信号端，电容C1另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与运算放大器N1的反相输入端2连接。运算放大器N1采用正负电源方式供电，其中运算放大器N1的电源正极输入端8与正电源VCC连接，运算放大器N1的电源负极输入端4与负电源VEE连接，运算放大器N1的同相输入端3与电源地连接，运算放大器N1的输出端1与放大选频子电路的输出信号端连接。电阻R2的一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运算放大器N1的输出端1连接。电阻R4一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电阻R4另一端分别与电阻R5的一端、电容C4的一端、电容C5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器N1的输出端1连接，电容C4的另一端和电容C5的另一端均接电源地。电容C2的一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电容C2的另一端分别与电容C3的一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端，电容C3的另一端与运算放大器N1的输出端1连接，电阻R6的另一端和电阻R7的另一端均接电源地。电容C6两端分别与运算放大器N1的电源正极输入端8和电源地连接，电容C7两端分别与运算放大器N1的电源负极输入端4和电源地连接。
各子电路通过印制导线连接，反相触发子电路的输入端与放大选频子电路的输出端连接，反相触发子电路的输出端与信号合成子电路的一个输入端连接，信号合成子电路的另一个输入端与稳幅控制子电路的输出端连接，信号合成子电路的输出端与放大选频子电路的输出端连接，稳幅控制子电路的输入端与放大选频子电路的输出端连接。
工作时稳幅控制子电路给出初始低电平，通过信号合成子电路加到放大选频子电路输入端，由于放大选频子电路电阻R1、电阻R2和电阻R3组成的放大电路的放大作用，输出电压开始升高，同时受到电阻R4~电阻R7和电容C4~电容C5组成的带阻滤波电路的滤波作用，输出信号在谐振频率处于放大状态，而在高频和低频段则被短路掉，因此放大选频子电路的输出信号为频率为谐振频率的正弦波信号。放大选频子电路的输出信号经过反相触发子电路后变成同频率、相位相反的方波信号，经过信号合成子电路加到放大选频子电路的输入端，形成了一个正反馈环路，由于正反馈作用使得放大选频子电路输出信号一直存在而不会被衰减。稳幅控制子电路对放大选频子电路的输出信号幅值进行检测，生成与设定幅值偏差成比例的电压信号，该电压信号通过信号合成子电路输出至放大选频子电路输入端，形成了信号幅值负反馈环路，由于负反馈作用使得放大选频子电路输出信号幅值保持稳定。通过各个子电路的作用，最终使输出正弦波信号保持幅值和频率的稳定。
本发明采用常用电子元件，通过放大选频子电路的电阻R4~电阻R7和电容C4~电容C5组成的带阻滤波环节作用，降低了输出正弦波信号的畸变和失真度；同时通过正反馈和负反馈环路的作用，使得输出正弦波频率和幅值保持稳定，容易起振；通过放大选频子电路、稳幅控制子电路的电阻值进行调整可改变输出幅值大小，可输出幅值较大的正弦波信号。该电路具输出波形畸变低、输出正弦波幅值大、起振容易等优点，特别适合于在高精度模拟系统中应用。
附图说明
图1 一种低畸变正弦波发生电路的结构框图；
图2 一种低畸变正弦波发生电路的放大选频子电路图。
1.反相触发子电路 2.信号合成子电路 3.放大选频子电路 4.稳幅控制子电路。
具体实施方式
一种低畸变正弦波发生电路，包括：反相触发子电路1、信号合成子电路2、稳幅控制子电路4，还包括：放大选频子电路3。其中放大选频子电路3，包括：运算放大器N1、电阻R1~电阻R7、电容C1~电容C7。
放大选频子电路3的电容C1一端接输入信号端，电容C1另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与运算放大器N1的反相输入端2连接。运算放大器N1采用正负电源方式供电，其中运算放大器N1的电源正极输入端8与正电源VCC连接，运算放大器N1的电源负极输入端4与负电源VEE连接，运算放大器N1的同相输入端3与电源地连接，运算放大器N1的输出端1与放大选频子电路3的输出信号端连接。电阻R2的一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运算放大器N1的输出端1连接。电阻R4一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电阻R4另一端分别与电阻R5的一端、电容C4的一端、电容C5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器N1的输出端1连接，电容C4的另一端和电容C5的另一端均接电源地。电容C2的一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电容C2的另一端分别与电容C3的一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端，电容C3的另一端与运算放大器N1的输出端1连接，电阻R6的另一端和电阻R7的另一端均接电源地。电容C6两端分别与运算放大器N1的电源正极输入端8和电源地连接，电容C7两端分别与运算放大器N1的电源负极输入端4和电源地连接。
各子电路通过印制导线连接，反相触发子电路1的输入端与放大选频子电路3的输出端连接，反相触发子电路1的输出端与信号合成子电路2的一个输入端连接，信号合成子电路2的另一个输入端与稳幅控制子电路4的输出端连接，信号合成子电路2的输出端与放大选频子电路3的输出端连接，稳幅控制子电路4的输入端与放大选频子电路3的输出端连接。
工作时稳幅控制子电路4给出初始低电平，通过信号合成子电路2加到放大选频子电路3输入端，由于放大选频子电路3电阻R1、电阻R2和电阻R3组成的放大电路的放大作用，输出电压开始升高，同时受到电阻R4~电阻R7和电容C4~电容C5组成的带阻滤波电路的滤波作用，输出信号在谐振频率处于放大状态，而在高频和低频段则被短路掉，因此放大选频子电路3的输出信号为频率为谐振频率的正弦波信号。放大选频子电路3的输出信号经过反相触发子电路1后变成同频率、相位相反的方波信号，经过信号合成子电路2加到放大选频子电路3的输入端，形成了一个正反馈环路，由于正反馈作用使得放大选频子电路3输出信号一直存在而不会被衰减。稳幅控制子电路4对放大选频子电路3的输出信号幅值进行检测，生成与设定幅值偏差成比例的电压信号，该电压信号通过信号合成子电路2输出至放大选频子电路3输入端，形成了信号幅值负反馈环路，由于负反馈作用使得放大选频子电路3输出信号幅值保持稳定。通过各个子电路的作用，最终使输出正弦波信号保持幅值和频率的稳定。
本发明采用常用电子元件，通过放大选频子电路3的电阻R4~电阻R7和电容C4~电容C5组成的带阻滤波环节作用，降低了输出正弦波信号的畸变和失真度；同时通过正反馈和负反馈环路的作用，使得输出正弦波频率和幅值保持稳定，容易起振；通过放大选频子电路3、稳幅控制子电路4的电阻值进行调整可改变输出幅值大小，可输出幅值较大的正弦波信号。该电路具输出波形畸变低、输出正弦波幅值大、起振容易等优点，特别适合于在高精度模拟系统中应用。

Claims (1)

1.一种低畸变正弦波发生电路，包括：反相触发子电路（1）、信号合成子电路（2）和稳幅控制子电路（4），其特征在于还包括：放大选频子电路（3）；其中放大选频子电路（3），包括：运算放大器N1、电阻R1~电阻R7和电容C1~电容C7；
放大选频子电路（3）的电容C1一端接输入信号端，电容C1另一端与电阻R1的一端连接，电阻R1的另一端与运算放大器N1的反相输入端2连接；运算放大器N1采用正负电源方式供电，其中运算放大器N1的电源正极输入端8与正电源VCC连接，运算放大器N1的电源负极输入端4与负电源VEE连接，运算放大器N1的同相输入端3与电源地连接，运算放大器N1的输出端1与放大选频子电路（3）的输出信号端连接；电阻R2的一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电阻R2的另一端与电阻R3的一端连接，电阻R3的另一端与运算放大器N1的输出端1连接；电阻R4一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电阻R4另一端分别与电阻R5的一端、电容C4的一端、电容C5的一端连接，电阻R5的另一端与运算放大器N1的输出端1连接，电容C4的另一端和电容C5的另一端均接电源地；电容C2的一端与运算放大器N1的反相输入端2连接，电容C2的另一端分别与电容C3的一端、电阻R6的一端、电阻R7的一端，电容C3的另一端与运算放大器N1的输出端1连接，电阻R6的另一端和电阻R7的另一端均接电源地；电容C6两端分别与运算放大器N1的电源正极输入端8和电源地连接，电容C7两端分别与运算放大器N1的电源负极输入端4和电源地连接；
各子电路通过印制导线连接，反相触发子电路（1）的输入端与放大选频子电路（3）的输出端连接，反相触发子电路（1）的输出端与信号合成子电路（2）的一个输入端连接，信号合成子电路（2）的另一个输入端与稳幅控制子电路（4）的输出端连接，信号合成子电路（2）的输出端与放大选频子电路（3）的输出端连接，稳幅控制子电路（4）的输入端与放大选频子电路（3）的输出端连接；
工作时稳幅控制子电路（4）给出初始低电平，通过信号合成子电路（2）加到放大选频子电路（3）输入端，由于放大选频子电路（3）电阻R1、电阻R2和电阻R3组成的放大电路的放大作用，输出电压开始升高，同时受到电阻R4~电阻R7和电容C4~电容C5组成的带阻滤波电路的滤波作用，输出信号在谐振频率处于放大状态，而在高频和低频段则被短路掉，因此放大选频子电路（3）的输出信号为频率为谐振频率的正弦波信号；放大选频子电路（3）的输出信号经过反相触发子电路（1）后变成同频率、相位相反的方波信号，经过信号合成子电路（2）加到放大选频子电路（3）的输入端，形成了一个正反馈环路，由于正反馈作用使得放大选频子电路（3）输出信号一直存在而不会被衰减；稳幅控制子电路（4）对放大选频子电路（3）的输出信号幅值进行检测，生成与设定幅值偏差成比例的电压信号，该电压信号通过信号合成子电路（2）输出至放大选频子电路（3）输入端，形成了信号幅值负反馈环路，由于负反馈作用使得放大选频子电路（3）输出信号幅值保持稳定；通过各个子电路的作用，最终使输出正弦波信号保持幅值和频率的稳定。
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CN2347311Y (zh) * 1998-03-24 1999-11-03 向明 阻容网络压控正弦波振荡器
CN1416215A (zh) * 2001-11-02 2003-05-07 精工爱普生株式会社 振荡器及使用该振荡器的电子仪器
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