基于低失真、高精度可調正弦波發生器的實現

　　3. 1 關鍵器件的選擇

　　( 1) IC 選用四運算放大器LF124, 該器件的四個運算放大器分別應用于振蕩、比例2積分、絕對值電路、放大等不同的環節中。

　　( 2) 文氏電橋臂用電容C1 , C2 采用云母電容, 由于云母電容有一個比較重要的特點( 電容量穩定) , 這樣就可以保證頻率穩定特性。C1 = C2 = ( 510 ? 5. 1) pF。R1 , R2 的選擇: 由于該電路的輸出頻率為400~ 3 000 Hz。f = 1/ ( 2PRC) , R= 1/ ( 2Pf C) 。當f =400 Hz 時, R = 780 k8 ; 當f = 3 000 Hz 時, R =104 k 8。這里采用外接電位器來實現調節頻率, 因此選定R1= R2= 800 k8 , 為了確保振蕩的平衡、頻率的穩定, 采用溫度系數較小、方阻一樣、電阻面積相同的厚膜電阻來保證。

　　( 3) 基準電路

　　在圖6 中, 選用D3 = 6. 2 V 的2DW234 穩壓管, 該穩壓管的優點是溫度系數小且帶有補償功能, 其工作電流為I Z= 12 mA, 由于電源電壓為- VC= - 15 V, 所以R11= ( 15- 6. 2) / 12= 750 8 。

　　( 4) 穩幅電路

　　在如圖3 中, 我們選用場效應管進行穩幅, 實際上R 可省去, 示情況而定, 則有R4 + rDS = R3 / 2, r DS =R3 / 2- R4 = 5 k8 , 只要控制柵2源極電壓, 使rDS =5 k8 , 就達到穩幅的目的, 選場效應管為3DJ6F。

　　( 5) 其他元件的選擇

　　設計該產品的過程中, 主要考慮的是它的可靠性,在此基礎上, 盡量使產品小型化, 易裝配, 故對一些元器件選用片式。

　　3. 2 電路的改進

　　( 1) 頻率固定到400 Hz~ 3 000Hz 頻率可調。如圖9 所示, 根據振蕩條件f = 1/ ( 2PRC) , C= 510 pF, 當f = 400 H z 時, R= 1/ ( 2Pf C) U780 k 8 , 選R= 800 k8 ,當f = 3 000 Hz 時, R= 1/ ( 2Pf C) U104 k8 , 所以Rc 最小應為Rc/ R= 104 k8 , 選Rminc= 120 k 8 。

　　( 2) 幅度可調。如圖10 所示, Rc/ R12 = 200 k8 ,R12= 250 k 8, Rminc= 1 m8 。

　　( 3) 低溫特性

　　由于種種原因, 在低溫測試過程中, 出現波形嚴重失真, 經過多次實驗, 終于解決了這一現象。原因是電源給集成電路供電時所用的限流電阻對地所接的濾波電容不能省掉, 否則易產生振蕩。

　　3. 3 結構設計

　　為了便于整機組裝, 并且能夠經得起振動、沖擊等機械試驗, 產品內部盡量采用適合平面組裝的片式元件, 這樣簡化了組裝工藝。封裝采用全密封技術, 密封在干燥、清潔的氮氣中進行, 帽與底座之間進行貯能焊封裝, 封后細檢漏氣率小于500@10- 6 kPa # cm3 / s, 保證了產品的氣密性、可靠性。

　　3. 4 版圖設計

　　內部版圖如圖11 示, 在此主要對導體、焊盤、介質、電阻的設計進行描述。

圖11 內部示意圖

　　( 1) 導體、焊盤設計

　　導體的設計: 最細的部分為0. 3 mm, 導體與導體、導體與焊盤間隔最小為0. 3 mm; 版圖設計: 走線均勻、合理, 器件均勻分布, 導體與基片邊緣的最小距離為0. 3 mm。上導體與下導體為同一材料。背面導體的設計, 占基板面積75%以上, 與基板邊緣距離大于0. 3 mm。貼片元器件的焊盤尺寸符合相關設計規范, 芯片的粘接尺寸符合相關設計規范。

　　( 2) 介質、電阻設計

　　介質兩次獨立印刷, 盡量減少使用介質, 整個版圖僅有3 處介質。采用4 種方阻, 電阻的功率、阻值均符合相關設計規范和原理圖的要求。

　　3. 5 關鍵工藝的解決

　　在產品的研制過程中, 由于底座外殼D # Ni, 造成封殼難, 密封性不好, 進過分析和大量試驗, 我們采用底座外殼D# Ag , 進行儲能焊封裝, 這樣操作簡單, 而且克服了封殼過程中存在的問題。陶瓷基片與底座的組裝, 將原先用粘接的方法改為錫焊粘接, 保證了產品的可靠性和散熱性。

　　4 結 語

　　該電路經過實際驗證, 各部分工作正常, 已經成功運用在某系統中, 使用效果良好。該方案不僅達到了低失真、高精度的要求, 還具有控制靈活方便、可靠性高、體積小、成本低等的特點, 是一種很好的正弦波發生器。