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您好!
根据 TI 关于正弦波振荡器的应用手册(第8.5节)、我设计了一个基于积分器的正交振荡器、该应用手册使用运算放大器 OPA4227。 根据应用手册、振荡器输出看起来不错、 我的仿真输出看起来也很清晰。 但是、在我的 PCB 设计中、尽管遵循了所有良好的 PCB 设计规则以避免任何电源噪声、耦合噪声等、但我仍会在振荡器输出端获得互调失真 有人可以告诉我原因是什么、我如何克服这个问题。
Shambhulingayya、您好!
如果我们有 OPA4227正交振荡器电路的完整原理图、那会很有帮助。 请包含电源信息以及您已捕获的显示互调失真(IMD)的正交输出信号的任何图像。
IMD 是由两个或更多个不同频率的混合产生的。 由于这是一个振荡器电路、因此任何 IMD 都很可能是基频与 其中一个谐波混合的结果。 例如、与基波的三次谐波混合、例如 f1 + f3等 我们需要 确定它 实际上是 IMD 还是其他类型的失真。
此致、Thomas
精密放大器应用工程
Shambhulingayya、您好!
我仍然需要查看您的正交振荡器电路的完整原理图。 我了解您的电源布置、但不知道您尝试生成的频率、或 电路中使用了哪些元件值。
您提供的蓝色波形更像是具有 低频 调制更高频率的振幅调制包络。 红色 FFT 显示屏 可能仅适用于低 调制频率、而不 适用于高得多的频率成分。 在这种情况下、OPA4227的振荡频率可能比预期频率高得多。 正交振荡器的输出应该只是预期频率上的正弦和余弦波、而不是调制包络。
发布的 TI 正交振荡器电路中使用的原始运算放大器是 TLV2474、这是一款 CMOS 轨到轨输入/输出运算放大器。 OPA4227是不属于轨到轨输入或输出的双极运算放大器。 由于本文中的简单正交振荡器电路没有任何自动增益控制(AGC)、因此可能超出余弦级的 OPA4227输入共模电压(VCM)范围。 如果发生这种情况、运算放大器的行为可能不符合预期。 此外、由于输出不会达到轨到轨、因此开环增益会崩溃并破坏运算放大器的正常线性运行。
我建议尝试使用 TLV2474或电路中其他合适的 CMOS 轨到轨运算放大器、并查看您获得的结果。 如果电路仍然使用轨到轨运算放大器产生调制包络输出、则电路中还有一些不太合适的东西。
此致、Thomas
精密放大器应用工程
Shambhulingayya、您好!
我根本无法使电路在 TINA-TI 中运行。 您能给我提供 TINA-TI 文件吗?
Kai
是的、Kai、这里是...
e2e.ti.com/.../Quadrature_2D00_Oscillator_2D00_24_2D00_12_2D00_18.TSC
Shambhulingayya、您好!
5V 和-5V 电源电压是否干净且稳定?
这些是否属于您的范围内的伪影? 从非常小的水平时间常数开始、以小步长增加。
不应使用示波器探头直接接触 OPAMP 的输出。 插入大约100R 的小电阻。
Kai
尊敬的 Kai:
目前、我使用的是 Kethley 直流电源+/- 3V、这相对稳定、但我可以从电源中看到50Hz 的噪声。 但是,除了50Hz 噪声之外,我还能够看到其他频率(由于互调)和振幅不稳定性。 由于 TLV2474 的工作电压低于3V、我想使用具有+/-3V 的电池电源、但我没有找到 TI 的+/-3V 稳压器。 因此、我使用了来自 Kethley 的直流电源。 如果您知道任何输出小于3V 和大于1.5V 的稳压器、请告诉我。 BTW、我认为示波器中没有伪影、因为 DSO 和我使用的探头处于非常好的状态、我还通过检查示波器上的函数发生器输出来验证了这一点、非常清楚。 我不明白"从非常小的水平时间常数开始、以小步长增加"是什么意思、您可以详细说明一下吗?
谢谢你
Shambhu
Shambhulingayya、您好!
我的意思是、您应首先将时基(水平刻度)设置为1µs μ A/DIV、然后设置为2.5µs μ A/DIV、再设置为5µs μ A/DIV、然后设置为10µs μ A/DIV 等。 这可以避免信号频率和 DSO 采样率之间的这些混乱殴打和其他采样伪影(混叠)。
您可以使用 LM317/LM337生成低于+5V/-5V 的电源电压。
Kai
尊敬的 Kai:
PFA DSO 输出具有1us 至10S 的不同时间常数。顺便说一句、为了回答您之前的问题、在 OPAMP 输出和 DSO 探针之间、我使用了单位增益缓冲器、甚至在使用缓冲器之后、我是否需要插入100欧姆电阻器?
e2e.ti.com/.../8780.outputs_2D00_at_2D00_different_2D00_time_2D00_constants.zip
谢谢 Kai。 我明白了、现在就试试吧。
顺便说一下、我正在寻找其他正交振荡器架构、例如基于 LC 的架构。 您能否建议是否有 任何基于 LC 的正交振荡器 IC。
谢谢你
Shambhu
Shambhulingayya、您好!
您是否只需要正弦波发生器? 或者、您是否需要组合正弦波和余弦波发生器?
Kai
尊敬的 Dennis:
正如在前面的对话中所说、互调问题尚未解决、Kai 先生随后建议我不要依赖该正交振荡器(我按照 TI 正弦波振荡器应用手册[第8.5节]中所述制作的正交振荡器) 后来、他让我使用一些我正在探索的其他正交振荡器架构。
谢谢
Shambhu
Shambhulingayya、您好!
当我查看您捕获的各种 DSO 图像时、我仍然得出结论:波形是意外振荡条件的波形、 而不 是预期的受控频率输出的波形。 由 Ron Mancini 提供的原始 TI 模拟应用学报文章介绍 了传统运算放大器正交振荡器电路、该电路已有大约5或6个十年的历史、TI 对此并不是唯一的了解。 有一个 MIT 在线资源显示了 Ron 电路中使用的拓扑。 您可以在此处找到该资源:
如果困扰 TLV2472电路的问题是意外振荡、则是 Ron 和 MIT 资源中讨论的领域之外的问题导致的、需要进一步调查。
我对 两个运算放大器 TLV2472正交振荡器运行了 TINA Spice 仿真、并观察到意外情况。 电路最初在预期频率振荡、但随后振荡在大约60ms 内衰减。 我不知道实际电路是否会表现出这种行为、但如果表现出这种行为、可能会解释没有预期的振荡以及正弦和余弦波输出。 这可能是由于 TLV2472仿真模型存在一些缺陷。 您可以在此处看到该结果:
Ron 在他的文章《Bubba 振荡器》中提到了另一个正交振荡器电路。 我想看看它是否表现出与原始电路相同的阻尼输出行为。 当我仿真 Bubba 电路时、只要 我将运算放大器共模电压偏置到电源范围的中间位置、它就会提供持续的正弦和余弦输出波形。 您可以在此处看到该结果:
我发现这个结果的一个问题是正弦和余弦输出的输出振幅有点不同、但我认为 正交输出振荡器可能会出现这种情况。 我想我会倾向于尝试使用此电路、看看您是否成功地实现了您所追求的结果。
如果您想尝试仿真 Bubba 振荡器电路、这里是我的 TINA Spice 文件:
e2e.ti.com/.../TLV2472_5F00_Bubba_5F00_Osc_5F00_01.TSC
此致、Thomas
精密放大器应用工程
尊敬的 Kai:
我正在尝试"使用状态变量滤波器的正弦-余弦发生器"(由您建议)、如应用手册"www.ti.com/.../sbfa013.pdf"中所述。 尝试在 TINA TI 中进行仿真、但无法获得任何振荡。 您能告诉我其中的问题是什么吗? 请查找随附的 TINA 文件...
e2e.ti.com/.../state_2D00_variable_2D00_filter_2D00_based_2D00_quad_2D00_Osc.TSC
Shambhulingayya、您好!
我对您在 TINA 中创建的状态变量振荡器文件没有取得很大进展、因此我决定采用不同的方法。 我有一个分立式 UAF42模型、我发现它更易于 使用和使用它来设置状态可变振荡器电路。 我能够使其轻松振荡并产生0、90和180度输出、但每个输出的振幅仅为几十微伏。 我按照原始的 UAF42应用公告 AB-096重新调整了 R1、R2和 R3、R4比率、这不会影响输出幅值。 无论如何、该电阻器比率只应 影响最大输出电平。
我已将瞬态仿真超时调整了很长时间、发现了这个问题;振荡器需要大约0.5秒才能启动、至少 在仿真中是如此。 大约0.5秒后、输出振幅接近预期的峰值输出电平。 输出波形应以频率、相位和振幅表示。
在这里、您可以看到我使用 TINA 仿真的状态变量振荡器电路的仿真电路:
这里是显示启动和稳态输出的输出波形:
我已附上 TINA 仿真 文件、以便 您可以尝试自己的想法。
e2e.ti.com/.../UAF42_5F00_Quad-_5F00_Osc_5F00_01.TSC
此致、Thomas
精密放大器应用工程
非常感谢 Thomas。 它现在可以工作了。 顺便说一下、您是如何获得 您使用的模型的、而且我很好奇地知道、为什么我使用的由 TINA 提供的宏模型不起作用。
现在、我将在实际硬件上尝试该振荡器、并在这里更新、就像我获得结果时一样。
此致
Shambhu
感谢 Thomas 的回复。
目前我已订购 UAF42 IC。 交付后、我将尝试并更新您的信息。
此致
Shambhu