高精密频率正弦波发生器

申请号 CN200610039203.7 申请日 2006-03-30 公开(公告)号 CN100581049C 公开(公告)日 2010-01-13
申请人 南京航空航天大学; 发明人 刘闯; 冯雷;
摘要 本 发明 涉及的是一种基于通用 开关 电容 滤波器 集成芯片的高精密 频率 的 正弦波 发生器。它用一个集成带通开关电容滤波器、一个外部可调时钟或晶振和一个 运算 放大器 组成 负反馈 电路 来构成正弦波发生器,时钟电路给开关电容 带通滤波 器 提供一个频率恒定的时钟 信号 ,开关电容带通滤波器输出端接负反馈电路的输入端,通过负反馈放大电路反相后再接入开关电容带通滤波器输入端,优点:不需要任何电容器和电感器等分立元件,即构成一个精密输出频率、高品质的正弦波发生器,输出正弦波频率 精度 取决于晶振或外部时钟精度,不受分离元件参数漂移的影响, 波形 失真度好,而且实现很方便,电路简单,可以应用于高稳定频率、高品质正弦波的应用场合。
权利要求

1、高精密频率正弦波发生器,其特征是由集成带通开关电容 滤波器(1)、一个运算放大器组成负反馈电路(2)、一个外部可调时 钟或晶振电路(3)三部分组成,其中集成带通开关电容滤波器(1) 中的第一输入端接一个外部可调时钟或晶振电路(3)的输出端,集 成带通开关电容滤波器(1)中的第二输入端接一个运算放大器组成 负反馈电路(2)的输出端,集成带通开关电容滤波器(1)的输出端 接一个运算放大器组成负反馈电路(2)的输入端,所述的正弦波发 生器的频率和品质因数通过集成开关电容带通滤波器的频率和可编 程引脚电平设定;所述的一个运算放大器组成负反馈电路(2)是在 运算放大器的输入端上接电阻R1,运算放大器的输出端与输入端间 串接电阻R2,负反馈电路放大系数F=电阻R1/电阻R2;所述的一个 外部可调时钟或晶振电路(3)为集成带通开关电容滤波器(1)提供频率 精密的时钟信号,是晶振或是外部的时钟信号,通过设定带通开关电 容滤波集成电路时钟与中心频率之比fCLK/f0可编程引脚电平或改变 时钟fCLK,即可调节正弦波信号输出频率fo;通过开关电容带通滤波 电路(1)设定品质因数Q可编程引脚电平,即可调节波形的失真度。

说明书全文

技术领域

发明涉及的是一种基于开关电容滤波器的高精密频率的正弦 波发生器。属于电学技术领域。

背景技术:

正弦波振荡电路广泛应用于通讯、广播、电视等系统,如无线电 通讯发射机中的载波产生电路、超外差接收机中的本机振荡电路等。 数十年来至今,在产生正弦波的振荡器中,用得最广泛的是LC振荡 器和RC振荡器等或有源滤波振荡器。由于这些振荡器中存在着电感 或电容及较多分立元件,使电路较复杂,且这些分立器件的参数会随 时间、温度等的变化而不可避免的产生漂移,限制了其在要求振荡频 率十分稳定的应用场合。

发明内容:

本发明的目的在于针对上述存在的缺陷,提出一种基于通用开关 电容滤波器集成芯片的高精密频率的正弦波发生器。它可有效克服现 有技术所存在电路复杂,分立器件的参数会随时间、温度等的变化而 产生漂移等缺陷。

本发明的技术解决方案:高精密频率的正弦波发生器用一个集成 带通开关电容滤波器、一个外部可调时钟或晶振和一个运算放大器组 成负反馈电路来构成正弦波发生器,时钟电路给开关电容带通滤波器 提供一个频率恒定的时钟信号,开关电容带通滤波器输出端接负反馈 电路的输入端,通过负反馈放大电路反相后再接入开关电容带通滤波 器输入端,通过设定反馈电路放大系数,当满足电路自激振荡条件, 即输出正弦波信号,其频率就是带通开关电容滤波器中心频率。因此 频率非常的稳定,而且波形失真度小。

本发明的优点:不需要任何电容器和电感器等分立元件,即构成 一个精密输出频率、高品质的正弦波发生器,输出正弦波频率精度取 决于晶振或外部时钟精度,不受分离元件参数漂移的影响,波形失真 度好,而且实现很方便,电路简单,可以应用于高稳定频率、高品质 正弦波的应用场合。

附图说明

附图1是本发明的结构示意图。

附图2是集成带通开关电容滤波器的电原理图。

附图3是一个运算放大器组成负反馈电路图。

图中的1是集成带通开关电容滤波器、2是一个运算放大器组成负 反馈电路、3是一个外部可调时钟或晶振电路,fclk是时钟、f0是中心 频率。

具体实施方式

对照附图1,高精密频率的正弦波发生器,其结构是由集成带通 开关电容滤波器1、一个运算放大器组成负反馈电路2、一个外部可调 时钟或晶振电路3三部分组成,其中集成带通开关电容滤波器1中的第 一输入端接一个外部可调时钟或晶振电路3的输出端,集成带通开关 电容滤波器1中的第二输入端接一个运算放大器组成负反馈电路2的 输出端,集成带通开关电容滤波器1的输出端接一个运算放大器组成 负反馈电路2的输入端。
通过有源负反馈放大电路2使Uf与U0相位相反,通过调节电阻 R1、R2大小,可以设定反馈电路放大系数F,当满足:
Au·F=1
时,满足电路自激振荡条件,U0为输出频率f0的正弦波信号。反馈电 路放大系数F=电阻R2/电阻R1。
一个外部可调时钟或晶振电路3为集成带通开关电容滤波器1提 供频率精密的时钟信号,是晶振或是外部的时钟信号。通过设定带通 开关电容滤波集成电路时钟与中心频率之比fCLK/f0可编程引脚电平 或改变时钟fCLK,即可调节正弦波信号输出频率fo;通过开关电容带 通滤波电路1设定品质因数Q可编程引脚电平,即可调节波形的失真 度。
对照附图2,其结构是开关电容带通滤波电路1可编程引脚,通 过设定不同电平可实现对输入时钟与中心频率之比fCLK/f0和品质因 数Q的设定。
集成带通开关电容滤波器1是由MOS开关、MOS电容和MOS运算 放大器构成。其特点是:(1)当时钟频率一定时,开关电容滤波器的 特性仅取决于电容的比值。由于采用特种工艺,这种电容的比值精度 可达0.01%,并且具有良好的温度稳定性。(2)当电路结构确定以后, 集成带通开关电容滤波器1的中心频率仅与时钟频率有关,而且其品 质因数高。
对照附图3,一个运算放大器组成负反馈电路,其结构是在运算 放大器的输入端上接电阻R1,运算放大器的输出端与输入端间串接 电阻R2。
工作时信号通过电阻R1进入运算放大器的非倒相端。运算放大 器的输出端通过电阻R2与非倒相端相连接,倒相端与参考地电位相 连接。
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