鎖定同步正弦發生器覆蓋三十倍頻程

該電路通過三十倍頻程（20Hz至20kHz）同步正弦波輸出，同時保持低THD和恒定幅度。

測試、校準和一般系統操作等模擬應用通常需要具有精確幅度和頻率的正弦波形，以及低總諧波失真（THD）。一些應用要求此類波形的發生器能夠將輸出與外部定時信號精確同步。簡單的正弦波發生器可以提供不同程度的這種性能，但保持低THD和恒定幅度是一個問題，特別是如果輸出和同步信號必須在擴展的頻率范圍內保持鎖定。

圖1所示電路可以在三十倍頻程（20Hz至20kHz）下同步正弦波輸出，同時保持低THD和恒定幅度（表1）。同步器 IC （74HC4046） 是一個鎖相環 （PLL），配有 VCO 和相位/頻率檢測器。它有三個內部鑒相器，但這里使用的鑒相器（數字2）的頻率捕獲范圍等于VCO頻率范圍（f.MAX， G最低).

圖1.這款 3-IC 正弦波發生器涵蓋三個頻率十進制，提供低失真，并可同步至外部信號。

電路的通用二進制分頻器（74HC4060）連接在VCO輸出和74HC4046反饋輸入（相位/頻率比較器輸入）之間，分頻比設置為64。因此，當PLL鎖定時，74HC4060的Q6輸出會產生等于1/64的方波千的VCO輸出頻率。決定74HC4046中心頻率（C1和R1）的元件尺寸經過確定，因此VCO頻率的范圍從（20×64）到（20，000×64），從VCO輸入電壓范圍的最小電平到最大電平。

開關電容低通濾波器（MAX297），截止頻率（設計）等于1/50千施加到它的時鐘頻率中，信號輸入具有與PLL反饋相同的方波，并且其時鐘輸入連接到VCO輸出。由于時鐘和信號輸入的頻率比始終為64，因此輸入信號始終落在濾波器帶通范圍內。沒有輸入諧波落在此帶通內，因為 F 的比值時鐘所有這些的頻率< 50。（對于可能的最低（二次）諧波，比率為 32。

濾波器的輸入信號是方波（占空比為50%）這一事實有助于此應用，因為方波僅包含基波的奇次諧波，而最低頻率諧波是第三個諧波，這完全在濾波器的深度衰減范圍內。頻率范圍內的輸出幅度和失真如表1所示。

您可以對同步信號進行頻率調制，但這需要在同步跟蹤速度（或最大調制頻率和深度）和頻率鎖定范圍之間做出折衷，鎖定范圍由PLL的低通濾波器組件（R2、R3和C2）設置。所示值的調制速度受到限制，因為這些值針對擴展頻率鎖定范圍進行了優化。

審核編輯：郭婷