Перестраиваемый генератор sin/cos на двух фильтрах

Журнал РАДИОЛОЦМАН, июль 2018

John R Ambrose

EDN

Демодуляторам, направленным схемам и другим электронным приложениям часто требуются два синусоидальных сигнала с разностью фаз 90°, то есть, сигналы синусоидальной и косинусоидальной формы. Как правило, инженеры создают фазовый сдвиг с помощью аналоговых фильтров. Однако такой подход ограничивает частотный диапазон устройства. Используя схему на Рисунке 1, можно получить пару сигналов sin/cos, перестраиваемых от частоты менее 1 Гц до 25 кГц.

Рисунок 1.	Эта схема, формирующая пару сигналов sin/cos, перестраивается от частоты менее 1 Гц до 25 кГц.​

Микросхема фильтра на коммутируемых конденсаторах MSFS5 компании Mixed Signal Integration удаляет все высшие гармоники из прямоугольных импульсов, подаваемых на вход схемы. Частота тактирования MSFS5 в 100 раз выше частоты входных импульсов. Микросхемы 74HC390 и 74HC74 образуют делители частоты на 25 и на два. Выход Q микросхемы 74HC74 подключен к двум входам делителей на два микросхемы 74HC390A, что дает прямоугольные импульсы с частотой, равной 1/100 частоты синхронизации, и взаимным сдвигом фаз 90°. Прямоугольные импульсы с уровнями КМОП привели бы к насыщению фильтров, поэтому в схеме использованы делители на резисторах R₁ … R₄, уменьшающие амплитуды сигналов.

Рисунок 2.	Фазовый сдвиг, измеренный с помощью осциллографа, равен –89.85°.

На Рисунке 2 показаны напряжения на выходах двух фильтров при частоте сигнала 20 кГц и тактовой частоте 2 МГц. Обратите внимание, что измеренный осциллографом фазовый сдвиг равен –89.85°. При перестройке частоты фаза меняется от –89°до –91°. На Рисунке 3 изображена фигура Лиссажу для сигнала 20 кГц.

Рисунок 3.	При перестройке частоты сдвиг фаз меняется от –89° до –91°.

Уровень суммарных гармонических искажений, измеренных в схеме с помощью анализатора спектра и анализатора звуковых сигналов компании Audio Precision, составил –49 дБ. Как показали испытания, выходные сигналы схемы не имеют разрывов непрерывности ни при частотной манипуляции, ни при частотной модуляции.

Материалы по теме