構(gòu)成單片正弦波振蕩器的可編程模擬電路
ispPAC10內(nèi)的電阻器都是固定在標(biāo)稱250 kΩ上的,所有的電容器都是用戶可選的,容值從1.07 pF~ 61.59 pF。圖1顯示將內(nèi)部塊1、2、4接成三部分級(jí)聯(lián)一階低通濾波器的 ispPAC10,它構(gòu)成一個(gè)經(jīng)典的移相RC振蕩器。改變電容器的值可以產(chǎn)生18kHz~130 kHz 范圍內(nèi)的振蕩頻率。每個(gè)PAC塊的增益固定為因數(shù)2,以得到-8dB的環(huán)路增益,這是起振所需的Barkhausen條件。塊3的結(jié)構(gòu)是一個(gè)一階低通濾波器,用以減少振蕩器輸出端的THD(總諧波失真)。塊3中的電容器值對(duì)濾波性能作了優(yōu)化,因此與移相級(jí)的電容器值有所差別。
圖2中的電路是一個(gè)雙積分回路,它構(gòu)成一個(gè)經(jīng)典的正交RC振蕩器。電路的振蕩頻率從12kHz ~ 126kHz,它與塊1與塊2構(gòu)成的積分器時(shí)間常數(shù)有關(guān)。理論上說,每個(gè)積分器都應(yīng)是絕對(duì)的單位增益,但實(shí)際上,ispPAC只允許反向積分器的規(guī)格,并且產(chǎn)生穩(wěn)定的正弦信號(hào)需要塊1的增益至少為-4dB。該電路采用的增益為-10dB。ispPAC10的兩個(gè)附加塊構(gòu)成了一個(gè)二階低通濾波器,用于降低輸出端的THD。兩個(gè)振蕩器電路中均可以改變低通濾波器的增益,從而使電路輸出能在所有頻率上提供規(guī)定的電壓,如1V p-p。
表1和表2分別是移相和正交振蕩器的元件與輸出特性。CN為用于第n個(gè)PAC塊的電容器值,該塊振蕩于頻率f0。本設(shè)計(jì)用Tektronix TDS1002數(shù)字示波器的FFT功能測(cè)量 THD,以及-20 dB電平時(shí)每個(gè)輸出頻率對(duì)中心頻率f0的譜線寬度。
圖3表示一個(gè)微控制器針對(duì)規(guī)定頻率對(duì)ispPAC振蕩器作動(dòng)態(tài)重新配置。非易失存儲(chǔ)器保存規(guī)定頻率的電容與增益值,用于ispPAC10的每個(gè)電路塊。數(shù)據(jù)傳輸通過ispPAC10的串行測(cè)試訪問端口,采用IEEE 1149.1 JTAG標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議。