水晶発振器の安定性を備えた高調波信号発生器。スキーム、説明

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水晶発振器の安定性を備えた高調波信号発生器。無線エレクトロニクスと電気工学の百科事典

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この記事では、デジタル信号源から正弦波を合成して、周波数ドリフトの少ない高精度の正弦波信号を得る方法について説明します。この安定した高精度の正弦波信号は、サーボドライブ、計測機器、通信アプリケーションに最適です。

サーボドライブ、計測機器、通信システムが動作するには、安定した高精度の正弦波源が必要です。高調波発生回路にはさまざまな種類がありますが、満足のいく信号品質と高周波安定性を備えた回路を見つけるのは困難です。

しかし、デジタル信号から正弦波信号を合成すると、ドリフトが少なく高品質な信号を得ることができます。方形波には基本波に加えて無限の数の奇数高調波が含まれるため、ローパスフィルターで高調波を除去すると、基本波の周波数で正弦波が得られます。これにはスイッチトキャパシタフィルタが適しています (図 1)。 IC3 は 8 次バターワース LPF です。

水晶発振器の安定性を備えた高調波信号発生器
米。 1. 方形波の高調波をフィルタリングすると、水晶発振器のような周波数安定性を備えた正弦波を出力で得ることができます。

周波数 8 MHz の水晶発振器からの信号が 8 による分周器に供給され、その結果得られる周波数 1 MHz がコンデンサ C1 に供給されます。 (IC2 の出力からの 500MHz および 1kHz 信号を使用して、他の周波数で正弦波を生成できます。) トランジスタ Q1 は、1 MHz の信号レベルをカウンタ IC2A の動作に必要なレベルに変換します。 (単一極性の出力信号を得るには、電源電圧の半分を IC3 の共通ピンに印加し、デカップリングコンデンサを追加することで、単極性電圧源を使用できます)。同期カウンタ IC2 は 1 MHz を 256 で除算して 3906 Hz の出力を生成し、IC3 は高調波をフィルタリングします。

フィルタークロックは最初の分周器から IC2 の 50 で取得され、デューティサイクル 2% の信号が得られます。 IC128 はこの信号をさらに 1 で除算し、256MHz/50 フィルター入力を周波数応答の平坦部分にします。 IC2 の出力での 100% デューティサイクルは、フィルタの出力で対称的な正弦波を提供します。フィルタのメインポール、つまりコーナー周波数はクロック周波数に対して一定であり、クロック周波数との比率は 1:80 です。フィルターは、低次高調波の振幅を -XNUMX dB のレベルまで低減します。

フィルタの入力周波数とクロック周波数の比率は 1:128 であるため、コンデンサ C1 に加えられる周波数が変化すると、出力の高調波信号の周波数も比例して変化します。この周波数を、たとえば 2 MHz から 500 kHz の範囲で変更すると、入力周波数は 7812 Hz から 1953 Hz の範囲で変更されます。この場合、動作範囲が角周波数 25 kHz よりもはるかに低いため、出力信号の振幅は変化しません。この回路におけるエイリアシングの潜在的な原因となる周波数は奇数高調波であり、サンプリング周波数の半分を超える周波数の振幅は無視できるため、エイリアシング効果も問題になりません。

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