基于低失真、高精度可調(diào)正弦波發(fā)生器的實(shí)現(xiàn)

　　3. 1 關(guān)鍵器件的選擇

　　( 1) IC 選用四運(yùn)算放大器LF124, 該器件的四個(gè)運(yùn)算放大器分別應(yīng)用于振蕩、比例2積分、絕對(duì)值電路、放大等不同的環(huán)節(jié)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(gè)比較重要的特點(diǎn)( 電容量穩(wěn)定) , 這樣就可以保證頻率穩(wěn)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(dāng)f =400 Hz 時(shí), R = 780 k8 ; 當(dāng)f = 3 000 Hz 時(shí), R =104 k 8。這里采用外接電位器來實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)頻率, 因此選定R1= R2= 800 k8 , 為了確保振蕩的平衡、頻率的穩(wěn)定, 采用溫度系數(shù)較小、方阻一樣、電阻面積相同的厚膜電阻來保證。

　　( 3) 基準(zhǔn)電路

　　在圖6 中, 選用D3 = 6. 2 V 的2DW234 穩(wěn)壓管, 該穩(wěn)壓管的優(yōu)點(diǎn)是溫度系數(shù)小且?guī)в醒a(bǔ)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(wěn)幅電路

　　在如圖3 中, 我們選用場效應(yīng)管進(jìn)行穩(wěn)幅, 實(shí)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(dá)到穩(wěn)幅的目的, 選場效應(yīng)管為3DJ6F。

　　( 5) 其他元件的選擇

　　設(shè)計(jì)該產(chǎn)品的過程中, 主要考慮的是它的可靠性,在此基礎(chǔ)上, 盡量使產(chǎn)品小型化, 易裝配, 故對(duì)一些元器件選用片式。

　　3. 2 電路的改進(jìn)

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

　　( 2) 幅度可調(diào)。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(xiàn)波形嚴(yán)重失真, 經(jīng)過多次實(shí)驗(yàn), 終于解決了這一現(xiàn)象。原因是電源給集成電路供電時(shí)所用的限流電阻對(duì)地所接的濾波電容不能省掉, 否則易產(chǎn)生振蕩。

　　3. 3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　為了便于整機(jī)組裝, 并且能夠經(jīng)得起振動(dòng)、沖擊等機(jī)械試驗(yàn), 產(chǎn)品內(nèi)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(shù), 密封在干燥、清潔的氮?dú)庵羞M(jìn)行, 帽與底座之間進(jìn)行貯能焊封裝, 封后細(xì)檢漏氣率小于500@10- 6 kPa # cm3 / s, 保證了產(chǎn)品的氣密性、可靠性。

　　3. 4 版圖設(shè)計(jì)

　　內(nèi)部版圖如圖11 示, 在此主要對(duì)導(dǎo)體、焊盤、介質(zhì)、電阻的設(shè)計(jì)進(jìn)行描述。

圖11 內(nèi)部示意圖

　　( 1) 導(dǎo)體、焊盤設(shè)計(jì)

　　導(dǎo)體的設(shè)計(jì): 最細(xì)的部分為0. 3 mm, 導(dǎo)體與導(dǎo)體、導(dǎo)體與焊盤間隔最小為0. 3 mm; 版圖設(shè)計(jì): 走線均勻、合理, 器件均勻分布, 導(dǎo)體與基片邊緣的最小距離為0. 3 mm。上導(dǎo)體與下導(dǎo)體為同一材料。背面導(dǎo)體的設(shè)計(jì), 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(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范, 芯片的粘接尺寸符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范。

　　( 2) 介質(zhì)、電阻設(shè)計(jì)

　　介質(zhì)兩次獨(dú)立印刷, 盡量減少使用介質(zhì), 整個(gè)版圖僅有3 處介質(zhì)。采用4 種方阻, 電阻的功率、阻值均符合相關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范和原理圖的要求。

　　3. 5 關(guān)鍵工藝的解決

　　在產(chǎn)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(jìn)過分析和大量試驗(yàn), 我們采用底座外殼D# Ag , 進(jìn)行儲(chǔ)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(chǎn)品的可靠性和散熱性。

　　4 結(jié) 語

　　該電路經(jīng)過實(shí)際驗(yàn)證, 各部分工作正常, 已經(jīng)成功運(yùn)用在某系統(tǒng)中, 使用效果良好。該方案不僅達(dá)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(diǎn), 是一種很好的正弦波發(fā)生器。