LF 谐波信号发生器。方案、说明

低频谐波信号发生器。无线电电子电气工程百科全书

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本文介绍了几种基于运算放大器制成的简单低频发生器，可通过基于文氏电桥或回转器的选择性滤波器进行调谐，并稳定信号幅度。读者将找到用于计算选频电路的有用公式以及有关发电机在工作频带边界的操作特征的信息。

在谐波振荡的低频发生器中，经常使用文氏电桥，并且很少使用低频回转器。文氏电桥振荡器很简单，但它需要一个双可调元件——电阻器或电容器。另一方面，回转器允许仅使用一个可变电阻器来进行频率调谐。为了获得非线性失真系数约为 0.01% 的信号，两个版本都使用了热敏电阻。

图上。图1显示了带有维恩电桥的发电机的示意图。

低频谐波发生器

电桥的两个频率相关臂连接到差分放大器的非反相输入。另外两个臂连接到反相输入。输出电压由 PTM-2/0,5 型半导体热敏电阻稳定，该热敏电阻常用于带有文氏电桥的工业发电机。该元件的一个特点是功耗低：在稳定模式下，在 2 mA 的电流下，其上会产生 0,5 V 的电压下降。发生器的输出电压约为 3 V，并且在调谐频率时实际上不会改变。生成频率由表达式确定

f=1/2(PI*R*C) [1] 在 R=R2=R4，C=C1=C3。

为了调节生成频率，使用双可变电阻器或可变电容器。

振荡器信号幅度的稳定性很大程度上取决于两个频率调谐元件变化的均匀程度。然而，可变电阻器的电阻会随着时间的推移而改变。就这一点而言，很难实现在整个运行期间在秤上设置频率的准确性。使用双块可变电容器（最好使用空气电介质）可以获得最佳结果，其中各部分与微调电容器并联，以均衡初始电容并限制频率调谐范围。使用传统的可变电容器块，您可以在一个范围内获得十倍的频率重叠。为了防止发生器在高频时产生寄生自激，引入校正电容C5。出于同样的目的，输出信号通过去耦电阻R5获取。这种器件可以生成频率高达 500 kHz 的信号，但是，在频率高于 100 kHz 时，由于增益降低和运算放大器中出现相移，其非线性失真会增加。在音频范围的最低频率处，由于热敏电阻的热惯性不足，失真会增加。

如果难以使用热敏电阻来稳定振幅，可以使用微型白炽灯泡（例如 CMH-10 型）。然而，用于将灯泡设置为稳定模式（当其螺纹呈深红色时）的差分放大器的输出电流是不够的，需要更强大的输出级。为此，根据图 2 中的方案生成器。 XNUMX引入射极跟随器。

低频谐波发生器

前面的[2]中描述了带有回转器的高质量谐波信号发生器。回转器的优点在于，使用它时，无需保持频率相关电路中元件参数的相等性。上图。图 3 显示了不包含稳定热敏电阻的更简单的发生器电路。

低频谐波发生器

然而，该发生器的输出电压幅度在很宽的频率范围内几乎保持恒定。这是因为回转器在第一个放大器的输入端模拟低损耗电感，该电感与电容器 C1 一起形成具有非常高品质因数的振荡电路。由于将 POS 电路引入到第二个放大器（R7、R8、C5）的电路中而产生。当发电发生时，该电路上的电压会增加，直到由于第一个放大器的输入电流增加而导致电路的分流增加。 POS，振荡幅度的进一步增加是不可能的。信号的非线性失真系数也取决于这些参数，因此，在特定装置中，可能需要优化元件R7、R8、C5的参数。这种电阻比为 R3 = R6 的设备的生成频率可以通过以下公式计算

f=1 /2*PI*[(R1+R5)*R2*Cl*C2]^1/2

为了平滑地改变发电机的频率，使用可变电阻器R1。同时，其重组也有可能进行3-4次。通过选择电容器 C1 和 C2 的电容，您可以设置发生器的一个或另一个频率范围。为简单起见，我们应该取 С1=С2=С。电容为 0,22 μF，信号频率可在 20 ... 70 Hz 范围内调节。

如果使用双可变电阻器来调谐发生器（第二个可调元件可以是R3或R2），则频率可以通过10...放大倍数来改变。该发生器的工作频率高达约 20 kHz，最大频率下非线性失真系数增加高达 8%。

发电机的电源电压 - ±15V。

文学

Horowitz P.，Hill W. 电路的艺术 - M：Mir，1993。
Petin G. 回转器在谐振放大器和发生器电路中的使用 - 无线电，1996 年，第 11 期。和。 33、34。

作者：G. Petin，顿河畔罗斯托夫

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