用接地电阻器调谐振荡器

为了改变任何正弦波振荡器的频率，你应使用一对同轴可变电阻器，并且应该在整个变化范围内完全匹配其特性以满足振荡器平衡条件。这一制约条件导致调谐范围的种种问题及成本提高，从而限制了其应用范围。图1所示的正弦波振荡器不存在上述缺点。你仅仅使用可变电阻器R₁就可以在很宽的频率范围内对它进行调谐。该振荡器无需进行平衡，所以不存在匹配问题。可变电阻器R1与地连接，这在很多应用中都是有利的。与大多数经典的正弦波RC振荡器一样，该振荡器由一个运算放大器IC₂和两个反馈回路组成。本例中，一个反馈回路是采用两个固定电阻器R₂和R₃的、与频率无关的正反馈回路。另一个反馈回路则是与频率相关的。该反馈回路使用了电容器C₁和C₂，可变电阻器R1，以及由加到SW输入上的周期性方波脉冲序列驱动的单刀双掷模拟开关IC₁。

图1  在这一正弦波振荡器中，输出频率只与接地电阻器R₁的阻值有关。
　　假设开关频率F_S=1/T远高于振荡器频率，又假定脉冲宽度τ为开关周期的一半（τ=0.5T），则与频率相关的反馈回路的近似电压传递函数为：
　　式中，，是振荡器频率， ， 。利用该函数并假设正反馈电路的传递系数为γ=R₂/(R₂+R₃)，你可得到如下振荡条件 的。这一振荡条件与R₁无关。因此，很显然，控制接地电阻器R₁只会引起振荡频率变化，而不会影响振荡条件。这种情况意味着振荡器你可以在很宽的频率范围内调谐，并且保持其输出波形。
　　PSpice仿真证实：只要将R₁从1.2 MΩ变化到1.2 kΩ，就能在三倍频程（20Hz～20kHz）内调谐振荡频率。本设计中，IC₂采用LT1361 (http://www.linear.com/)，R₂=1 kΩ，R₃=4.9 kΩ，C₁=10 nF，C₂=1 nF，F_S=500 kHz。输出电压幅度为3.2～3.3V。总谐波失真在0～100-kHz波段内不超过3%。值得注意的是，因为振荡频率是与可变电阻器的电导（G₁=1/R₁）成正比，所以你可以把振荡器用做线性宽频带电导-频率变换器或者电阻-周期变换器。