Générateur de signal harmonique avec stabilité de l'oscillateur à cristal. Schéma, description

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Générateur de signal harmonique avec stabilité de l'oscillateur à cristal. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Cet article explique comment obtenir un signal sinusoïdal de haute précision avec une faible dérive de fréquence en synthétisant une onde sinusoïdale à partir d'une source de signal numérique. Cette onde sinusoïdale stable et de haute précision est idéale pour les servocommandes, l'instrumentation et les applications de télécommunications.

Les servocommandes, l'instrumentation et les systèmes de télécommunications nécessitent une source d'onde sinusoïdale stable et de haute précision pour fonctionner. Il existe de nombreux circuits générateurs d'harmoniques différents, mais trouver un circuit avec une qualité de signal satisfaisante et une stabilité à haute fréquence est un défi.

Mais si vous synthétisez un signal sinusoïdal à partir d'un signal numérique, vous pouvez obtenir une sinusoïde avec une faible dérive et un signal de haute qualité. Étant donné que l'onde carrée comprend la fondamentale plus un nombre infini d'harmoniques impairs, vous pouvez obtenir une onde sinusoïdale à la fréquence fondamentale en supprimant les harmoniques avec un filtre passe-bas. Un filtre à condensateur commuté convient pour cela (Fig. 1). IC3 est un LPF Butterworth du 8e ordre.

Générateur de signal harmonique avec stabilité de l'oscillateur à cristal
Riz. 1. Le filtrage des harmoniques d'une onde carrée vous permet d'obtenir une onde sinusoïdale à la sortie avec une stabilité de fréquence comme un oscillateur à cristal

Un signal provenant d'un oscillateur à cristal avec une fréquence de 8 MHz est envoyé à un diviseur par 8, et la fréquence résultante de 1 MHz est ensuite envoyée au condensateur C1. (Les signaux 2MHz et 500kHz de la sortie de IC1 peuvent être utilisés pour générer une onde sinusoïdale à d'autres fréquences.) Le transistor Q1 convertit le niveau de signal de 1 MHz au niveau nécessaire au fonctionnement d'IC2A. (Pour obtenir un signal de sortie à polarité unique, vous pouvez utiliser une source de tension unipolaire en appliquant la moitié de la tension d'alimentation à la broche commune de IC3 et en ajoutant un condensateur de découplage). Le compteur synchrone IC2 divise 1 MHz par 256, donnant une sortie de 3906 Hz, et IC3 filtre les harmoniques.

L'horloge du filtre est prélevée sur le premier diviseur par deux de IC2 pour donner un signal avec un rapport cyclique de 50 %. IC2 divise encore ce signal par 128 pour amener l'entrée du filtre 1MHz/256 dans la partie plate de sa réponse en fréquence. Le rapport cyclique de 50% à la sortie de IC2 fournit une onde sinusoïdale symétrique à la sortie du filtre. Le pôle principal du filtre, ou fréquence de coin, est constant par rapport à la fréquence d'horloge et est dans un rapport de 100:1 par rapport à celle-ci. Le filtre réduit l'amplitude des harmoniques inférieures à un niveau de -80 dB.

Puisque la fréquence d'entrée du filtre et la fréquence d'horloge sont dans un rapport de 1:128, un changement de la fréquence appliquée au condensateur C1 changera proportionnellement la fréquence du signal harmonique à la sortie. La modification de cette fréquence, par exemple dans la plage de 2 MHz à 500 kHz, modifiera la fréquence d'entrée dans la plage de 7812 Hz à 1953 Hz. Dans ce cas, l'amplitude du signal de sortie ne change pas, car la plage de fonctionnement est bien inférieure à la fréquence angulaire de 25 kHz. L'effet de repliement n'est pas non plus un problème, puisque les fréquences qui représentent une cause potentielle de repliement dans ce circuit sont des harmoniques impairs, les fréquences supérieures à la moitié de la fréquence d'échantillonnage ayant des amplitudes négligeables.

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