产生正弦波的振荡器电路类型

以下是关于不同类型的振荡器电路你需要知道的事情。

波形生成是模拟电路的重要组成部分，作为设计和测试的一部分，与传感器、射频和无线应用程序交互，并生成时钟。当您使用任意波形发生器时，模拟的可能性是无限的。虽然大多数人只会用多谐振荡器电路产生方波，但为了更高级的应用，你需要更复杂的电路来产生波形。以下是如何使用一些简单的振荡器电路轻松生成所需的波形。

振荡器电路的基本类型:方波、正弦波和三角波

振荡器电路产生的基本波有方波、正弦波和三角形波(以及相关的锯齿波)。这些波形可以通过一些简单的电路相互转换，通常包括一个或多个运算放大器．这通常需要产生一些初始波并将其输入转换电路，然后输出所需的波形。

另一种选择是将直流电直接转换为振荡波形。从直流信号产生方波的经典方法是使用稳定多谐振荡器。这种类型的振荡电路非常容易布局，有一些无源和两个晶体管，或者你可以连接一个555定时器作为稳定的多谐振荡器。这个电路如下图所示。在这个电路中，晶体管充当由充放电电容器触发的交替开关。晶体管Q2的关闭时间等于R1C1时间常数的69.3%，晶体管Q1也是如此。如果时间常数相等(C1 = C2, R1 = R2)，则有占空比为50%的方波。这允许您通过使用不同值的电容器或电阻来控制占空比。输出的转换速率取决于晶体管的上升/下降时间。

用于将直流转换为方波输出的稳定多谐振荡器电路。

如果你使用的是时钟脉冲流(即使用晶体振荡器的滤波输出)，你可以使用积分器电路将时钟信号转换成三角形或锯齿波。类似地，您可以使用微分器电路将其转换回时钟信号。这些电路是由电阻、电容器和运算放大器组成的基本电路。你也可以利用比较器的迟滞来产生一个脉宽调制信号从三角波开始，调制可以通过改变三角波的高度来控制操作点．

用于直接产生或转换的其他类型的振荡器电路包括Hartley, Armstrong, Clapp, Colpitts和RC振荡器。这些简单类型的振荡器电路包括运算放大器或一些晶体管和一些无源元件，使它们易于在PCB中实现。

生成更复杂的波形

处理更复杂的波形，如任意波形和调制波，需要使用不同类型的电路。这些波形更适合不同的应用，但很容易用COTS组件为这些波形创建所需的电路。

调频和调幅波形

调幅波形有效地等价于高频载波波和带有一定直流偏置的低频调制波的乘积。用模拟加法器电路或一些专门的正弦波发生器为低频正弦波添加直流偏置是很简单的。然后可以将其输入到模拟倍增器电路与高频载波一起，产生具有叠加包络的高频载波。调频波形可以使用电压-频率转换器产生，其中边带通过向转换器设置输入电压电平来调制。

电信应用程序中使用的大量调制方案远远超出了本文的讨论范围。同时，让我们看看任意波形的生成:

任意波形

数学上敏锐的设计师应该知道，任意重复的波形可以通过将无限个具有特定振幅的正弦波和余弦波相加而产生。显然，向无限端口加法器中输入多个正弦和余弦是不可能的。将较小数量的波相加会在输出波形中产生一些错误，因此需要一个更优雅的解决方案来生成任意波形。

在这里，您可以在一个简单的电路中使用数模转换器(DAC)和微控制器。微控制器的工作是将任意波形连续部分的信号电平编码为数字。然后将这个数字数字发送到DAC, DAC将其转换为相应的模拟信号电平。为了防止信号电平在输出变化时在离散电平之间快速切换，您需要在输出中添加一些抖动。这将在离散输出信号电平之间产生更平滑的过渡。AD9708 IC或类似的具有快速响应时间的DAC是这种应用的理想选择。

来自任意波形发生器的量化输出与DAC没有平滑。所需的指数波形以蓝色显示。

这种方法的缺点是波形的频率和形状精度将受到微控制器时钟频率的限制。微控制器将有一些最大频率，它可以通过GPIO或其他接口提供输出;这将最大信号重复频率限制为C/N，其中C是微控制器的时钟频率，N是用于编码信号的离散电平的数量。如果你需要更高的频率，那么你需要一个更快的时钟;一个小FPGA以高时钟速度运行是一个很好的替代方案，因为它将致力于产生特定的波形。

当你使用正确的方法时，构建不同类型的振荡器电路或添加波形生成IC要容易得多PCB设计和分析软件包中。布局和仿真工具的能力OrCAD PSpice模拟器和全套分析工具从节奏允许您构建和分析振荡器电路的行为，以及帮助您识别复杂布局中可能出现的信号问题。

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