精密幅度穩定的低失真正弦波振蕩器

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　很多應用都需要頻率和/或幅度穩定的正弦波做為定標或測量的參考。對於LVDT信號調理、ADC測試、諧波失真測試等應用也要求低諧波失真。很多正弦波產生技術不可能簡單地實現精密正弦波參考所要求的低諧波失真和幅度穩定度。本文所示的正弦波產生技術能實現小於0.003%失真和0.1幅度穩定度。

　　圖1示出1個簡單的振蕩器電路，它是由1個Wein橋振蕩器核心和1個幅度穩定迴路組成的。Linear公司的LT1632高速低失真放大器和正反饋RC網路產生振蕩。由LTC1968RMS-DC振蕩器、LTC2054緩衝器和LTC1632誤差放大器構成的負反饋迴路控制正弦波的幅度和幅度穩定度。

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圖1 精密幅度穩定的低失真正弦波振蕩器電路

　　振蕩頻率為1/(2πrc)，其中R和C是放大器的正反饋元件。負反饋網路的衰減大約為3，這與正反饋網路的衰減匹配。2N4338JFET做為可變電阻器，其電阻根據柵—源極電壓偏置而變化。改變JFET偏置，調節振蕩器增益，即調節總正弦波信號的幅度。此電路的導通和幅度穩定時間由LTC1968的穩定時間控制，對於0.01?F平均電容器，此穩定時間一般為1mS。

　　LTC1968精確地測量LT1632輸出正弦波的RMS幅度並給定對應於正弦波RMS電平的DC輸出。輸入端的電阻衰減器使LTC1968在高達3VRMS輸出正弦波時能保持在≤1VOUT(DC)低誤差範圍。為了最小的誤差，LTC2054緩衝LTC1968的輸出，而LT1632誤差放大器比較正弦波的RMS電平與所希望RMS幅度的VRMS。

　　誤差放大器控制JFET的柵-源電壓偏置來相應地調製幅度。JFET柵極處的10K-11.5K電阻衰減器補償JFET的溝道效應，溝道效應將會導致惡劣的電路諧波失真。正弦波的輸出幅度是：

VOUT(RMS)=3×VRMS，0V≤VRMS≤1V

　　用HP公司的3589A頻譜分析儀測量此電路(100KHz)的諧波失真，在1VRMS正弦波輸出是：-92dBc(0.0025%)。幅度穩定度優於-60dBc(0.1%)。用2VRMS輸出，此電路稍微降低點性能：-80dBc(0.01%)諧波失真和-55dBc(0.18%)幅度穩定度。

　　LTC1968在頻率小於1%絕對誤差(不依賴於電路的幅度穩定度)下可測量高達500KHz的正弦波幅度。LTC1968高達15MHz帶寬，使得用此電路產生更高頻率的正弦波是可能的。