用接地電阻器調(diào)諧振蕩器

為了改變?nèi)魏握也ㄕ袷幤鞯念l率，你應(yīng)使用一對同軸可變電阻器，并且應(yīng)該在整個變化范圍內(nèi)完全匹配其特性以滿足振蕩器平衡條件。這一制約條件導致調(diào)諧范圍的種種問題及成本提高，從而限制了其應(yīng)用范圍。圖1所示的正弦波振蕩器不存在上述缺點。你僅僅使用可變電阻器R₁就可以在很寬的頻率范圍內(nèi)對它進行調(diào)諧。該振蕩器無需進行平衡，所以不存在匹配問題。可變電阻器R1與地連接，這在很多應(yīng)用中都是有利的。與大多數(shù)經(jīng)典的正弦波RC振蕩器一樣，該振蕩器由一個運算放大器IC₂和兩個反饋回路組成。本例中，一個反饋回路是采用兩個固定電阻器R₂和R₃的、與頻率無關(guān)的正反饋回路。另一個反饋回路則是與頻率相關(guān)的。該反饋回路使用了電容器C₁和C₂，可變電阻器R1，以及由加到SW輸入上的周期性方波脈沖序列驅(qū)動的單刀雙擲模擬開關(guān)IC₁。

圖1  在這一正弦波振蕩器中，輸出頻率只與接地電阻器R₁的阻值有關(guān)。
　　假設(shè)開關(guān)頻率F_S=1/T遠高于振蕩器頻率，又假定脈沖寬度τ為開關(guān)周期的一半（τ=0.5T），則與頻率相關(guān)的反饋回路的近似電壓傳遞函數(shù)為：
　　式中，，是振蕩器頻率， ， 。利用該函數(shù)并假設(shè)正反饋電路的傳遞系數(shù)為γ=R₂/(R₂+R₃)，你可得到如下振蕩條件 的。這一振蕩條件與R₁無關(guān)。因此，很顯然，控制接地電阻器R₁只會引起振蕩頻率變化，而不會影響振蕩條件。這種情況意味著振蕩器你可以在很寬的頻率范圍內(nèi)調(diào)諧，并且保持其輸出波形。
　　PSpice仿真證實：只要將R₁從1.2 MΩ變化到1.2 kΩ，就能在三倍頻程（20Hz～20kHz）內(nèi)調(diào)諧振蕩頻率。本設(shè)計中，IC₂采用LT1361 (http://www.linear.com/)，R₂=1 kΩ，R₃=4.9 kΩ，C₁=10 nF，C₂=1 nF，F(xiàn)_S=500 kHz。輸出電壓幅度為3.2～3.3V。總諧波失真在0～100-kHz波段內(nèi)不超過3%。值得注意的是，因為振蕩頻率是與可變電阻器的電導（G₁=1/R₁）成正比，所以你可以把振蕩器用做線性寬頻帶電導-頻率變換器或者電阻-周期變換器。