具有晶体振荡器稳定性的谐波信号发生器。方案、说明

具有晶体振荡器稳定性的谐波信号发生器。无线电电子电气工程百科全书

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本文介绍如何通过数字信号源合成正弦波来获得高精度、低频率漂移的正弦波信号。这种稳定、高精度的正弦波非常适合伺服驱动器、仪器仪表和电信应用。

伺服驱动器、仪器仪表和电信系统需要稳定、高精度的正弦波源才能运行。有许多不同的谐波发生器电路，但找到一种具有令人满意的信号质量和高频率稳定性的电路是一个挑战。

但是，如果您从数字信号合成正弦信号，则可以获得低漂移和高质量信号的正弦信号。由于方波包括基波加上无限数量的奇次谐波，因此可以通过使用低通滤波器去除谐波来获得基波频率的正弦波。开关电容滤波器适合于此（图 1）。 IC3 是 8 阶巴特沃斯 LPF。

具有晶体振荡器稳定性的谐波信号发生器
米。 1. 滤除方波的谐波，可以在输出处获得正弦波，其频率稳定，就像晶体振荡器一样

来自晶体振荡器的频率为 8 MHz 的信号被馈送到除以 8 的分频器，然后将所得的 1 MHz 频率馈送到电容器 C1。（IC2输出的500MHz和1kHz信号可用于生成其他频率的正弦波。）晶体管Q1将1MHz信号电平转换为计数器IC2A工作所需的电平。（要获得单极性输出信号，可以通过在IC3的公共引脚上施加一半电源电压并添加去耦电容来使用单极性电压源）。同步计数器 IC2 将 1 MHz 除以 256，给出 3906 Hz 的输出，IC3 滤除谐波。

滤波器时钟取自第一个分频器，除以 IC2 的二分频器，以给出占空比为 50% 的信号。 IC2 将该信号进一步除以 128，将 1MHz/256 滤波器输入带入其频率响应的平坦部分。 IC50 输出端的 2% 占空比在滤波器的输出端提供对称的正弦波。滤波器的主极点或转角频率相对于时钟频率是恒定的，并且与其比率为 100:1。该滤波器将较低谐波的幅度降低至 -80 dB 的水平。

由于滤波器输入频率和时钟频率的比率为 1:128，因此施加到电容器 C1 的频率的变化将成比例地改变输出处谐波信号的频率。更改此频率（例如在 2 MHz 至 500 kHz 范围内）将在 7812 Hz 至 1953 Hz 范围内更改输入频率。在这种情况下，输出信号的幅度不会改变，因为工作范围远低于 25 kHz 的角频率。混叠效应也不是问题，因为代表该电路中混叠潜在原因的那些频率是奇次谐波，其中高于采样频率一半的频率具有可忽略的幅度。

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