构成单片正弦波振荡器的可编程模拟电路

  可编程逻辑器件为数字设计中复杂功能的实现提供了一种流行的方法。虽然制造商尚未提供能与vlsi数字电路复杂性相比拟的模拟电路,但现场可编程模拟电路正在信号调整和滤波应用中获得广泛采用。这些器件基于cmos跨导及开关式电容放大器,可为相对复杂的设计问题提供一种便利的解决方案。lattice半导体公司(www.latticesemi.com)的isppac10在系统可编程模拟电路,及其附带的pacdesigner软件为电路设计与验证提供了一种方便的方法。本设计实例描述了采用isppac10的两款简单正弦波振荡器。

  isppac10内的电阻器都是固定在标称250kω上的,所有的电容器都是用户可选的,容值从1.07pf~61.59pf。图1显示将内部块1、2、4接成三部分级联一阶低通滤波器的isppac10,它构成一个经典的移相rc振荡器。改变电容器的值可以产生18khz~130khz范围内的振荡频率。每个pac块的增益固定为因数2,以得到-8db的环路增益,这是起振所需的barkhausen条件。块3的结构是一个一阶低通滤波器,用以减少振荡器输出端的thd(总谐波失真)。块3中的电容器值对滤波性能作了优化,因此与移相级的电容器值有所差别。

 图2中的电路是一个双积分回路,它构成一个经典的正交rc振荡器。电路的振荡频率从12khz~126khz,它与块1与块2构成的积分器时间常数有关。理论上说,每个积分器都应是绝对的单位增益,但实际上,isppac只允许反向积分器的规格,并且产生稳定的正弦信号需要块1的增益至少为-4db。该电路采用的增益为-10db。isppac10的两个附加块构成了一个二阶低通滤波器,用于降低输出端的thd。两个振荡器电路中均可以改变低通滤波器的增益,从而使电路输出能在所有频率上提供规定的电压,如1vp-p。

  表1和表2分别是移相和正交振荡器的元件与输出特性。cn为用于第n个pac块的电容器值,该块振荡于频率f0。本设计用tektronixtds1002数字示波器的fft功能测量thd,以及-20db电平时每个输出频率对中心频率f0的谱线宽度。

  图3表示一个微控制器针对规定频率对isppac振荡器作动态重新配置。非易失存储器保存规定频率的电容与增益值,用于isppac10的每个电路块。数据传输通过isppac10的串行测试访问端口,采用ieee 1149.1 jtag标准协议。

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发布日期:2019年07月02日  所属分类:参考设计