陳亮 施智興
摘 要:選擇正弦波產(chǎn)生電路,一般根據(jù)高低頻率要求、穩(wěn)定性要求以及用處要求等等選擇具體電路。本文分別通過實(shí)驗(yàn)淺析三極管分立元件、555時基模塊和集成運(yùn)放幾種產(chǎn)生正弦波電路,并對它們做了比較。
關(guān)鍵詞:正弦波;三極管電路;555時基模塊;集成運(yùn)放
DOI:10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.08.168
1 三極管RC移項(xiàng)振蕩器
圖1為分立元件RC移項(xiàng)振蕩器,其原理是由C1把三極管TI的集電極信號反饋到RC移相電路上,由于該信號相位與基極進(jìn)來的信號相位反相( 180°),信號經(jīng)過三級RC移相電路移相(圖1中一級RC移相約60°),相位被移了2π( 360°),也就是實(shí)現(xiàn)了正反饋,產(chǎn)生了正弦波。
如圖1元件的參數(shù)產(chǎn)生的正弦波頻率為1KHz左右。以下是經(jīng)過實(shí)驗(yàn)得出的結(jié)論:(1)當(dāng)電源電壓減小時,波形幅度減小,頻率變大;當(dāng)電壓小于7V時,沒波形產(chǎn)生;(2)當(dāng)R1減小時,波形幅度減小,頻率變大,頻率不穩(wěn)定;(3)當(dāng)R2減小時,波形幅度減小,頻率變大;(4)當(dāng)R3減小時,波形幅度增大,頻率變??;(5)當(dāng)R5減小時,波形幅度減小,頻率變大;(6)當(dāng)C2增大時,幅度不變,頻率變?。?/p>
R2、R4、R5三個電阻要相同,C1、C2、C3三個電容值也要相同,否則波形不穩(wěn)定。調(diào)節(jié)R1可以改變正弦波的頻率,同時也改變波形幅度。此電路分立元件簡單便宜,并且容易起振。但是產(chǎn)生的波形不穩(wěn)定,帶負(fù)載能力差。
2 555時基模塊波形產(chǎn)生電路
圖2為555時基模塊的正弦波產(chǎn)生電路。電路原理是:當(dāng)接通電源Vcc時C2的電壓為0,模塊3腳輸出電位Vo為高電位,此時VCC經(jīng)R1 、R2和R3對C2充電,當(dāng)Uc2≥2/3Vcc時,Vo翻轉(zhuǎn)成為低電位,此時模塊7腳與1腳接通,并與地接通,C2經(jīng)R3、R2放電,Uc2下降;當(dāng)Uc2下降到≤1/3Vcc時,Vo又翻轉(zhuǎn)成高電位,此時模塊7腳與1腳斷開,C2放電停止,Vcc又經(jīng)R1、R2和R3對C2充電,Uc2又從1/3Vcc上升到2/3Vcc, Vo又從高電位變?yōu)榈碗娢?,周而?fù)始,Vo就是一個脈沖波形(矩形波)。脈沖寬度TL≈0.7(R1+R2+R3)C,脈沖占空TH≈0.7(R2+R3)C,所以脈沖周期。矩形波經(jīng)積分電路后輸出正弦波。該正弦波信號弱、雜波多、不穩(wěn)定、帶負(fù)載能力差。調(diào)整R3可改變頻率,改變C3、C5可以調(diào)整波形失真。
3 集成運(yùn)放文氏橋正弦波產(chǎn)生電路
運(yùn)放文氏橋正弦波產(chǎn)生電路如圖3所示。波形由運(yùn)放U1A產(chǎn)生,其有兩個“橋臂”,R2、R4、R5、R6、D1、D2構(gòu)成負(fù)反饋橋臂,R3、C3并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)和R1、C2串聯(lián)網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成正反饋橋臂,正反饋大于負(fù)反饋,電路即產(chǎn)生振蕩,產(chǎn)生正弦波。正弦波頻率為:
該電路產(chǎn)生的正弦波波形失真小,帶負(fù)載能力好,可以作為信號源。如果±12V改成±5V,該電路也起振,但幅度減小;如果改成單電源,則起振不了。
4 結(jié)束語
通過以上實(shí)驗(yàn),三種產(chǎn)生正弦波的電路比較如下:(1)RC移項(xiàng)振蕩器對元件要求不高,容易起振。但不穩(wěn)定,帶負(fù)載能力差。不能作為電子實(shí)驗(yàn)信號源,但作為學(xué)生的入門練手電路卻是個較好的選擇。(2)555時基模塊正弦波產(chǎn)生電路產(chǎn)生的正弦波幅度小、信號弱、不穩(wěn)定、雜波多、帶負(fù)載能力很差,不能作為電子實(shí)驗(yàn)信號源。(3)集成運(yùn)放文氏橋正弦波產(chǎn)生電路產(chǎn)生的正弦波穩(wěn)定,可以作為電子實(shí)驗(yàn)信號源。但是其需要正負(fù)電源,頻率調(diào)節(jié)范圍不大,并且元件選擇或者電路焊接稍微不注意,電路就不起振。
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作者簡介:陳亮(1963-),男,海南海口人,工程師,主要從事電工、模電、數(shù)電、太陽能利用技術(shù)等教學(xué)和職業(yè)教育研究。