用作直流偏置交流源的雙T型功率振蕩電路設(shè)計(jì)

　　交流測試設(shè)備通常需要一種低失真的信號(hào)源作待測設(shè)備的激勵(lì)。常見的辦法是用一臺(tái)信號(hào)發(fā)生器，產(chǎn)生一個(gè)低失真的基準(zhǔn)信號(hào)，將其送入一個(gè)功率放大器以驅(qū)動(dòng)待測設(shè)備。本設(shè)計(jì)實(shí)例提出了一種較輕便的替代方案。

　　圖1是一個(gè)振蕩器，它產(chǎn)生一個(gè)有功率驅(qū)動(dòng)能力的低失真正弦信號(hào)。功率振蕩器主要由兩部分構(gòu)成：一個(gè)雙T型網(wǎng)絡(luò)，還有一個(gè)大功率低壓降穩(wěn)壓器。雙T網(wǎng)絡(luò)有兩個(gè)并聯(lián)的T型濾波器：一個(gè)低通濾波器和一個(gè)高通濾波器。雙T網(wǎng)絡(luò)經(jīng)常被選用于陷波濾波器。低壓降穩(wěn)壓器作信號(hào)放大，驅(qū)動(dòng)負(fù)載。此電路中的穩(wěn)壓器包括一個(gè)電流基準(zhǔn)的電壓跟隨器結(jié)構(gòu)。它從Set至Out管腳有單位增益，電流基準(zhǔn)是一個(gè)精密的10μA電流源。Set腳的RSET電阻設(shè)定輸出的直流電平。在Out和Set腳之間連接一個(gè)雙T型網(wǎng)絡(luò)后，得到的陷波濾波器可同時(shí)衰減高頻和低頻分量，使中心頻率順利通過。

　　對雙T網(wǎng)絡(luò)的小信號(hào)分析表明，中心頻率處的增益為最大值。當(dāng)K因數(shù)從2增加到5時(shí)，雙T振蕩器的最大增益從1增長到1.1（圖2）。當(dāng)K因數(shù)大于5時(shí)，最大增益下降。因此，增益大于單位增益時(shí)，K因數(shù)要選擇為3~5之間。環(huán)路增益必須是單位增益，以保持振蕩的穩(wěn)定。所以，需要一個(gè)電位計(jì)來調(diào)節(jié)環(huán)路增益，控制振蕩幅度。

　　圖1，此振蕩器生成一個(gè)有功率驅(qū)動(dòng)能力的低失真正弦信號(hào)。圖2，雙T網(wǎng)絡(luò)的增益隨圖1中的K值而改變。

　　雙T振蕩器可以驅(qū)動(dòng)感性、容性或阻性負(fù)載。低壓降穩(wěn)壓器的電流限制是振蕩器驅(qū)動(dòng)能力的唯一限制因素。負(fù)載特性限制了最大可編程頻率。例如，一個(gè)有4.7μF輸出電容的10Ω阻性負(fù)載在高于8kHz頻率時(shí)會(huì)造成7%的THD，雖然圖3電路中在 400 Hz時(shí)THD是0.1%。雙T振蕩器的線路調(diào)節(jié)與負(fù)載調(diào)節(jié)特性與LT3080相同。它亦可工作在寬的溫度范圍內(nèi)。

　　為了實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)調(diào)節(jié)，可以用一只燈泡替代電位計(jì)，或采用一支電壓調(diào)制的阻性MOSFET。由于自發(fā)熱效應(yīng)，燈泡的電阻隨振蕩幅度而升高，因此用于控制環(huán)路增益，維持振蕩。圖4中通過一個(gè)齊納二極管檢測峰值電壓，當(dāng)振幅增大時(shí)，MOSFET的電阻下降。環(huán)路增益亦減少，以維持振蕩。

　　圖3，用一個(gè)燈泡代替電位計(jì)可以實(shí)現(xiàn)增益自動(dòng)控制 圖4，用一個(gè)電阻可變的MOSFET代替電位計(jì)，可以實(shí)現(xiàn)增益的自動(dòng)控制。

　　圖5給出了使用燈泡時(shí)雙T振蕩器的測試波形。5V直流偏壓時(shí)輸出調(diào)在4V 峰峰值電壓（圖6）。雙T振蕩器頻率為400 Hz，0.1% THD。最大的諧波貢獻(xiàn)來自于小于4 mV峰峰值的二次諧波。圖6是使用MOSFET的雙T振蕩器測試波形。THD為1%，有40 mV 峰峰值的二次諧波。

　　圖5，圖3振蕩器的測試波形顯示0.1% THD的低失真。圖6，圖4振蕩器的測試波形顯示1% THD的低失真。

　　圖7，圖3電路的波形顯示，燈泡振蕩器的起振緩慢。圖8，T圖4電路的波形顯示，MOSFET振蕩器的起振快速。

　　振蕩器的起振是另一個(gè)重要問題。兩種電路都沒有低頻擺動(dòng)，這在其它種類振蕩器中很常見。圖7和圖8的波形幾乎沒有過沖。使用MOSFET的振蕩器要比使用燈泡的振蕩器穩(wěn)定更快，因?yàn)闊襞萦屑訜嵝?yīng)，熱常數(shù)更大。對于需要低失真和功率驅(qū)動(dòng)能力的應(yīng)用，可以將簡單電路作為直流偏置的交流源。