Электронные компоненты для ремонта и хобби

Простой многофазный генератор сигналов на операционных усилителях

Texas Instruments TL072 TL082 TL084

Для тестирования многоканальных аналого-цифровых преобразователей, аналоговых фильтров, схем выборки/хранения и аналоговых мультиплексоров иногда требуются генераторы сигналов постоянной частоты, способные одновременно выдавать несколько выходных сигналов, фазы которых сдвинуты относительно основного колебания, например, на 45°, 90°, 135° и 180°.

В многофазном генераторе синусоидальных сигналов фиксированная частота устанавливается резисторами R1-R4 и конденсаторами C1-C4.(Рекомендуются допуски не хуже ±1%). Усилитель поддерживает генерацию на стабильном уровне. Для настройки максимально стабильного уровня колебаний используется подстроечный резистор P1 (Рисунок 1).

В многофазном генераторе с фиксированной частотой для обеспечения ступенчатого сдвига фаз относительно исходного сигнала используются повторяющиеся блоки.
Рисунок 1. В многофазном генераторе с фиксированной частотой для обеспечения ступенчатого сдвига
фаз относительно исходного сигнала используются повторяющиеся блоки.

Разность фаз между узлами Точка 0 и Точка 4 в идеале составляет 180°, поскольку усилитель сконфигурирован как инвертирующий. Разность между Точкой 1 и Точкой 4 также равна 180°, но разделена на четыре равные части, поэтому относительная разность фаз между каждым последующим сигналом составляет 45°.

Выходы с 1 по 4 нельзя использовать напрямую, поскольку любая небуферизованная нагрузка может повлиять на генерацию или даже сорвать ее. Буферы также нужны для регулировки и выравнивания уровней сигналов. NA1, NA2, NA3, NA4 и NA5 – это неинвертирующие буферные усилители, а IB1, IB2, IB3, IB4 и IB5 – соответствующие инвертирующие буферные усилители. Для получения одинаковых уровней сигналов на всех инвертирующих выходах коэффициент усиления каждого каскада установлен равным –1, поэтому на каждой паре выходов сигналы имеют одинаковую амплитуду и разность фаз 180°.

Изображенная на Рисунке 2 схема, построенная на основе усилителей IC1a и IC1b, выдает восемь синусоидальных сигналов фиксированной частоты с разностью фаз 45° между соседними выходами, равномерно перекрывающих весь диапазон 360°. В ней используются три счетверенных операционных усилителя (TL084) или шесть сдвоенных устройств (TL082), работающих от источников питания ±15 В (±VEE), но можно использовать и другие операционные усилители и шины питания.

IC1a – это буфер-повторитель, позволяющий использовать высокоомные резисторы и конденсаторы малой емкости. Инвертирующий усилитель IC1b с усилением, регулируемым подстроечным резистором P1, позволяет установить на выходе генератора максимальную стабильную амплитуду. При показанных на схеме номиналах компонентов выходная частота составляет около 2 кГц, но с помощью резисторов и конденсаторов ее значение можно изменить на любое другое.

Генератор на микросхемах IC1a и IC1b имеет несколько выходов со сдвинутыми по фазе сигналами, каждый из которых буферизуется неинвертирующим и инвертирующим усилителем.
Рисунок 2.  Генератор на микросхемах IC1a и IC1b имеет несколько выходов со сдвинутыми по фазе сигналами,
каждый из которых буферизуется неинвертирующим и инвертирующим усилителем.

Коэффициент усиления неинвертирующего буфера IC2a регулируется с помощью подстроечного резистора P2 для установки максимальной амплитуды выходного сигнала. Схемы каждого из остальных неинвертирующих буферов одинаковы, но сопротивления резисторов, задающих усиление, различны, поскольку различаются входные уровни RC-цепей.

Инвертирующий буфер построен на микросхеме IC2b. Он получает сигнал с выхода IC2a и выдает выходной сигнал с той же амплитудой и противоположной фазой. Остальные инвертирующие буферы имеют такую же схему. Удаление из схемы одной из RC-цепей (например, R1 и C1 на Рисунке 2) изменит частоту, а разность фаз между двумя последовательными выходами станет равной 60°.

Материалы по теме

  1. Datasheet Texas Instruments TL072
  2. Datasheet Texas Instruments TL082
  3. Datasheet Texas Instruments TL084

Electronic Design

Перевод: AlexAAN по заказу РадиоЛоцман

На английском языке: Op Amps Build Simple Multiphase Signal Generator

12 предложений от 7 поставщиков
(2017г) Трансформатор питания для печатного монтажа 220/18.0,18В-0.20,0.20А
ЗУМ-СМД
Россия
TL072CDT
STMicroelectronics
7 ₽
Контест
Россия
LM358DT
STMicroelectronics
13 ₽
ICdarom.ru
Россия
ТП-122-14
от 244 ₽
PL-1
Россия
TMP47C433AN-3848
от 1 473 ₽
Corebai - АЦП, ЦАП, ОУ, интерфейсы и другие аналоговые микросхемы поступили на склад
Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.
Имя