一款多路信号源的设计方法

　　一、正弦波发生电路
　　
　　本文设计采用集成运放μA741作为宽频带放大电路，引入正反馈的反馈网络产生自激振荡，通过文氏电桥即RC串、并联电路进行选频，最后由二极管稳幅。
　　
　　改变R、C的数值，可以调节频率。电路实现过程中，请读者注意以下几点：
　　
　　1．集成运放的使用
　　
　　通用集成运算放大器μA741读者应该很熟悉，具体引脚接法参见右图。很多初学者经常被输出波形严重失真所困扰，究其原因，除了少数由于输入过压或输出过流、过压之外，绝大多数都是由于电源干扰产生。
　　
　　电源干扰一般来源于工频干扰和自激振荡，本设计选用10μF电解滤除工频干扰，选用0.01μF退耦电容滤除电源纹波，如右图所示。在制版或电路搭建过程中，稳压电解应尽量靠近电源线入口；而退耦电容应尽可能靠近运放电源引脚放置，这样可以形成低电感接地回路。需要注意，选择退耦电容并不是越大越好，因为越大的电容具有更大的封装，而更大的封装可能引入更大的等效串联电感，会引起在IC引脚处的电压抖动。
　　
　　另外还需要注意，一般集成运放输入端外加电阻和输出端的反馈电阻以十几千欧姆以上的阻值为宜。对于运算精度要求较高的电路，在加入输入信号之前要进行静态调零，即输入信号为ov时，输出若不为0的话应调节至OV。集成运放所加的电源有单电源和双电源之分，使用时应弄清楚。

　　2．反馈系数
　　
　　正弦波发生电路实质上是一个没有输入信号的正反馈放大电路。根据模拟电路相关知识，要使电路能够起振，需要AF>1（起振条件）；但要使电路起振后能够稳定，则需要AF=1（平衡条件）。因此在电路设计中，应使AF略大于l，既保证电路起振，又得尽量减小波形失真。经计算，Rf应略大于Rl的2倍，Rf为反馈电阻，Rl为负端接地电阻。因此，如下图所示，本设计选取R1=30kΩ，Rf=62kQ，图中Rf=R2+Rw+rc//Rd（rd为二极管导通时的动态电阻）

　　3．选频参数
　　
　　该电路产生正弦波的频率是由RC串、并联网络的谐振频率决定的。频率计算为：
　　
　　例如，选R=20kΩ，C=O.OlμF，可求得f0=800Hz。
　　
　　使用波段开关切换电容可以实现频率调档；使用电位器连续调节电阻可以实现频率微调，如下图所示。注意，电容切换应同时更换串并联电路中两个电容；电阻调节也应采用双联电位器同步调节。

　　
　　4．稳幅电路工作过程
　　
　　中由于电源电压、温度等外界因素的影响，将导致电路元件参数变化、破坏AF=1的平衡条件。
　　
　　在反馈网络中引入负温度系数的热敏电阻，可以适当补偿温度变化使振荡稳定。也可以选用反接的二极管Dl、D2并联构成稳幅电路。稳幅二极管Dl、D2应选用温度稳定性较高的硅管，而且特性尽可能一致，以保证输出波形的正负半周对称。由于二极管的非线性会引起波形失真，为了减小非线性失真，可在二极管两端并上一个阻值与rd（rd为二极管导通时的动态电阻）相近的电阻Rd。（Rd -般取几千欧）然后再经过实验调整，以达到最好效果。

　　三、锯齿波积分电路
　　
　　将矩形波整形为锯齿波需要积分电路、如上图所示。该电路由R、C进行积分，由于输入信号频率是由文氏电桥参数决定，因此，积分电路的R、C应选择与电桥中R、C相同。显然，上图中积分常数固定，只能对方波（占空比为1）进行时间相等的充、放电，从而产生三角波。要产生锯齿波，必须使充、放电时间不相等，这就要使用二极管进行正、负向的分流，并在正、负方向接人不同阻值的电阻。下图所示即为改变充、放电时间的一种方法。该电路的好处是，在改变占空比的同时，不影响振荡频率。这是因为虽然滑动头两端电阻RA和RB发生了改变，也改变了占空比RA/RB，但是总的时间常数(RA+RB)C并未改变。

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