Generatore di segnali armonici con stabilità dell'oscillatore a cristallo. Schema, descrizione

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Generatore di segnali armonici con stabilità dell'oscillatore a cristallo. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Questo articolo spiega come ottenere un segnale sinusoidale ad alta precisione con deriva a bassa frequenza sintetizzando un'onda sinusoidale da una sorgente di segnale digitale. Questo segnale sinusoidale stabile e ad alta precisione è ideale per servoazionamenti, strumentazione e applicazioni di telecomunicazioni.

Servoazionamenti, strumentazione e sistemi di telecomunicazione richiedono una sorgente d'onda sinusoidale stabile e ad alta precisione per funzionare. Esistono molti circuiti generatori di armoniche diversi, ma trovare un circuito con una qualità del segnale soddisfacente e stabilità ad alta frequenza è una sfida.

Ma se sintetizzi un segnale sinusoidale da uno digitale, puoi ottenere una sinusoide con bassa deriva e un segnale di alta qualità. Poiché l'onda quadra include la fondamentale più un numero infinito di armoniche dispari, è possibile ottenere un'onda sinusoidale alla frequenza della fondamentale rimuovendo le armoniche con un filtro passa-basso. A questo scopo è adatto un filtro a condensatore commutato (Fig. 1). IC3 è un Butterworth LPF dell'ottavo ordine.

Generatore di segnali armonici con stabilità dell'oscillatore a cristallo
Riso. 1. Il filtraggio delle armoniche di un'onda quadra consente di ottenere un'onda sinusoidale in uscita con stabilità di frequenza come un oscillatore a cristallo

Un segnale da un oscillatore a cristallo con una frequenza di 8 MHz viene inviato a un divisore per 8 e la frequenza risultante di 1 MHz viene quindi inviata al condensatore C1. (I segnali a 2 MHz e 500 kHz dall'uscita di IC1 possono essere utilizzati per generare un'onda sinusoidale ad altre frequenze.) Il transistor Q1 converte il livello del segnale da 1 MHz nel livello necessario per il funzionamento del contatore IC2A. (Per ottenere un segnale di uscita a singola polarità, è possibile utilizzare una sorgente di tensione unipolare applicando metà della tensione di alimentazione al pin comune di IC3 e aggiungendo un condensatore di disaccoppiamento). Il contatore sincrono IC2 divide 1 MHz per 256, dando un'uscita di 3906 Hz, e IC3 filtra le armoniche.

Il clock del filtro viene prelevato dal primo divisore per due di IC2 per fornire un segnale con un duty cycle del 50%. IC2 divide ulteriormente questo segnale per 128 per portare l'ingresso del filtro 1 MHz/256 nella parte piatta della sua risposta in frequenza. Il ciclo di lavoro del 50% all'uscita di IC2 fornisce un'onda sinusoidale simmetrica all'uscita del filtro. Il polo principale del filtro, o frequenza d'angolo, è costante rispetto alla frequenza di clock ed è in un rapporto di 100:1 con essa. Il filtro riduce l'ampiezza delle armoniche inferiori a un livello di -80 dB.

Poiché la frequenza di ingresso del filtro e la frequenza di clock sono in un rapporto di 1:128, una variazione della frequenza applicata al condensatore C1 cambierà proporzionalmente la frequenza del segnale armonico in uscita. La modifica di questa frequenza, ad esempio nell'intervallo da 2 MHz a 500 kHz, cambierà la frequenza di ingresso nell'intervallo da 7812 Hz a 1953 Hz. In questo caso, l'ampiezza del segnale di uscita non cambia, poiché il campo operativo è molto inferiore alla frequenza angolare di 25 kHz. Anche l'effetto di aliasing non è un problema, poiché quelle frequenze che rappresentano una potenziale causa di aliasing in questo circuito sono armoniche dispari, con frequenze superiori alla metà della frequenza di campionamento con ampiezze trascurabili.

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