Генератор на хармоничен сигнал със стабилност на кристален осцилатор
Тази статия обяснява как да получите високопрецизен синусоидален сигнал с нискочестотен дрейф чрез синтезиране на синусоидална вълна от източник на цифров сигнал. Тази стабилна синусоида с висока прецизност е идеална за серво задвижвания, инструменти и телекомуникационни приложения.
Серво задвижванията, уредите и телекомуникационните системи изискват стабилен източник на синусоида с висока точност, за да работят. Има много различни схеми на генератор на хармоници, но намирането на верига със задоволително качество на сигнала и висока честотна стабилност е предизвикателство.
Но ако синтезирате синусоидален сигнал от цифров, можете да получите синусоида с нисък дрейф и висококачествен сигнал. Тъй като квадратната вълна включва фундамента плюс безкраен брой нечетни хармоници, е възможно да се получи синусоида на честотата на фундамента чрез премахване на хармониците с нискочестотен филтър. За това е подходящ филтър с превключващ кондензатор (Фигура 1). IC3 е LPF на Butterworth от 8-ми ред.
Ориз. 1. Филтрирането на хармониците на правоъгълен сигнал ви позволява да получите синусоида на изхода със стабилност на честотата като кристален осцилатор.
Сигнал от кристален осцилатор с честота 8 MHz се подава към делител на 8, а получената честота от 1 MHz след това се подава към кондензатор C1. (Сигналите от 2MHz и 500kHz от изхода на IC1 могат да се използват за генериране на синусоида на други честоти.) Транзисторът Q1 преобразува нивото на сигнала от 1 MHz до нивото, необходимо за работата на брояча IC2A. (За да получите изходен сигнал с една полярност, можете да използвате еднополюсен източник на напрежение, като приложите къмобщ извод на IC3 половината от захранващото напрежение и добавете разделителен кондензатор). Синхронният брояч IC2 разделя 1 MHz на 256, което дава изходна честота от 3906 Hz, а IC3 филтрира хармониците.
Часовникът на филтъра се взема от първия делител на две от IC2, за да се произведе сигнал с 50% работен цикъл. IC2 разделя този сигнал допълнително на 128, за да приведе входа на филтъра 1MHz/256 в плоската част на неговата честотна характеристика. 50% работен цикъл на изхода на IC2 осигурява симетрична синусоида на изхода на филтъра. Главният полюс на филтъра или ъгловата честота е постоянна спрямо тактовата честота и е в съотношение 100:1 към нея. Филтърът намалява амплитудата на долните хармоници до ниво от -80 dB.
Тъй като входната честота на филтъра и тактовата честота са в съотношение 1:128, промяната в честотата, приложена към кондензатора C1, ще промени пропорционално честотата на хармоничния сигнал на изхода. Промяната на тази честота, например в диапазона от 2 MHz до 500 kHz, ще доведе до промяна на входната честота в диапазона от 7812 Hz до 1953 Hz. В този случай амплитудата на изходния сигнал не се променя, тъй като работният диапазон е много по-нисък от ъгловата честота от 25 kHz. Ефектът на псевдоним също не е проблем, тъй като тези честоти, които представляват потенциална причина за псевдоним в тази верига, са нечетни хармоници, като честотите над половината от честотата на вземане на проби имат незначителни амплитуди.
Подобна идея е представена в списание "Електронен дизайн", 1994 г., 25 юли.