开关文氏正弦震荡电路

一、前言

  文氏正弦震荡电路可以产生纯净度很高的正弦信号。但是，改变输出信号的频率不太容易，需要同时改变文氏电桥中两个电阻的阻值。下面，通过将两个电阻各自与一个模拟开关进行串联。通过改变模拟开关导通的占空比，进而等效改变两个电阻阻值。从而改变震荡电路的频率。下面测试一下这个方案是否可行。

二、电路设计

  设计测试电路。在标准的文氏正弦振荡电路的基础上，将文氏电桥中的两个电阻各自串联上一个模拟开关。通过改变模拟开关导通的占空比，改变了电阻的等效阻值。这样便可以改变文氏电桥的震荡频率。电路左边依然是输出幅度稳压补偿电路。它可以保证输出正弦信号的幅度保持一致。铺设单面PCB。一分钟之后得到测试电路板，对它进行焊接清洗，接下来上电测试。

三、调试结果

  给电路施加正负5V的工作电压。模拟开关的控制电压，是由外部DG1062信号源产生。频率为200kHz，峰峰值为正负5V，占空比现在为 11% 。可以看到，此时震荡频率非常低了，也就是意味着文氏电桥中的电阻等效阻值变大了。现在频率为 167.2Hz。下面测量不同的模拟开关控制占空比与输出信号频率之间的关系 。

  通过编程，使得DG1062输出不同的占空比，然后观察测量文氏震荡器正弦波的频率。可以看到，随着占空比逐步增加，对应的串联电阻减少，输出信号的频率增加。由于串联电阻与占空比之间呈现反比，而频率与电阻之间成反比。所以 震荡频率与模拟开关控制信号占空比之间呈现线性比例关系。从测量结果来看，文氏正弦震荡电路输出频率与电阻串联模拟开关导通占空比之间的呈现线性关系。当占空比过小，低于 3%，文氏震荡器停止工作。在占空比接近99%时，频率上升变缓慢。占空比在很大的范围内，震荡信号的频率和模拟开关占空比之间呈现很好的线性关系。

  测量不同模拟开关不同占空比下，对应的震荡信号的幅度。可以看到，随着占空比的增加，也就是输出信号的频率增加，输出信号的幅度也单调上升。为什么电路中的稳幅电路对不同的频率信号稳定的幅度不同？ 具体原因现在还不太清楚。后面再通过其他实验进行分析吧。

※ 总  结 ※

  本文测试了可变频率的文氏振荡电路。利用了一个模拟开关，与文氏电桥中的电阻串联。通过改变开关导通的占空比，进而改变了电阻的等效阻值。输出信号的频率与开关占空比之间呈现线性关系。很有趣的是，输出信号并没有因为引入了这样的开关而在波形上出现失真。控制开关频率为 200kHz。这个电路输出信号的幅度与频率之间有一定的关系。后面在找时间分析为何出现电路中信号幅度不稳定的问题。