拋磚引玉

今天去口腔醫(yī)院去看牙齒，心里還是琢磨前天同學(xué)在公眾號里提出的問題。即關(guān)于 波形的轉(zhuǎn)換與信號處理^[1] 的問題。將輸入的正弦波轉(zhuǎn)換成兩倍頻、占空比可調(diào)、幅度可調(diào)的三角波形。

我想，總得給他一個想法吧?？紤]到他是在模擬電子課程中遇到的這個問題，所以解決方案應(yīng)該僅限于模擬電路來完成。

在之前的信號與系統(tǒng)課程中，討論過如何獲得 對稱方波中的二次諧波^[2] 的問題，那么利用其中的一些方案是可以將輸入正弦波轉(zhuǎn)換到它對應(yīng)的二倍頻的正弦波。

由于最后需要的是兩倍頻的三角波，并且是占空比可調(diào)，所以在電路中就不再需要提取正弦波的選頻電路，而是直接脈沖波形上進行波形變換即可。

一下子直接獲得二倍頻的三角波可能有些困難。所以可以將這個問題轉(zhuǎn)換成兩步： 

第一步：先生成占空比可調(diào)的二倍頻的方波信號；

第二步：再將方波信號轉(zhuǎn)換成三角信號；

在第一步過程中，可以參見在 對稱方波中的二次諧波^[2]中的討論，使用以下四個步驟完成：

在最后一步，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器的時間是可以調(diào)節(jié)的，近而可以調(diào)節(jié)最后二倍頻方波的占空比。

以上的過程僅僅是一個思路，實現(xiàn)二倍頻的方案的方案還有很多。

第二步，再將方波信號轉(zhuǎn)換成幅度可調(diào)節(jié)的三角波信號。那么這其中需要使用什么電路呢？

最后這一步的轉(zhuǎn)換就簡單了，可以通過積分電路進行轉(zhuǎn)換。只是，這其中需要解決兩個問題：

1. 如何消去積分器前級信號的直流分量，避免積分電路飽和？

2. 如何調(diào)節(jié)輸出信號的幅值？

顯然第一個問題，可以通過兩個方法來解決：一是通過隔直電容將占空比可調(diào)的脈沖信號送入后面的積分電路；二是在后面的積分電路中增加一個反饋，來穩(wěn)定輸出的直流工作點；

第二個問題，可以通過調(diào)節(jié)輸入信號的幅值，或者通過調(diào)節(jié)積分電路中控制積分電流對應(yīng)的電阻的大小來改變積分結(jié)果的幅值。

下圖給出了第二步的實現(xiàn)示意圖：

其中C0是隔直電容。R1，C1是積分環(huán)節(jié)中的阻容。調(diào)節(jié)R1的大小可以改變輸出結(jié)果的幅值。R2是放置積分電路飽和的反饋電阻。它的大小需要比R1大兩個數(shù)量級，這樣就不會影響積分波形。

好吧，這也許就是一個拋磚引玉的過程，其中還存在一些設(shè)計缺點。比如對于占空比、幅值以及輸入信號的頻率之間還不能夠完全解耦。也就是當(dāng)輸入正弦信號的頻率發(fā)生變化的時候，就會影響輸出信號的占空比以及幅值。當(dāng)改變占空比的時候，也會影響輸出信號的幅值。

如果需要將它們之間的這種耦合解除掉，還需要再增加一些輔助電路。或者改為另外的思路，使用更加簡單巧妙的方法完成電路的設(shè)計。

參考資料