为什么没有正弦波振荡器芯片？[关闭]

我正在尝试制作一个简单但良好的正弦波发生器，它将在1kHz时产生1Vpp。

正弦波是自然界的振荡。他们无处不在。因此，您可能会认为制造电子正弦波将是小菜一碟。显然不是这样。SE充满了关于如何制作它们的问题。当前在屏幕右侧显示9个类似问题。他们大多数似乎有问题。

自1960年以来，低通滤波器，高通滤波器，环形振荡器和带有异形灯丝灯泡的维恩桥。数模转换器和Arduino。多数似乎不起作用或无法在模拟程序包中振荡。有些产生三角形而不是正弦。一些设计需要了解电感器。

为什么这么难？方波，锯齿波和三角波似乎很容易，但它们在自然界中并不容易存在。由于它们非常有用，因此我以为我只需要购买一个正弦振荡器芯片（如NE555正弦变体），再加上一个电阻器和一个电容器，就可以得到99.99％的纯波形。我是否想念一些东西，但似乎简单的电子设备与正弦波发生器不是特别兼容？

如果您想要99.99％的纯信号，则通常的方形，锯齿形和三角形信号发生器将失败。在您撰写本文时，这些信号在自然界中并不存在，并且这种形状的真正精确的技术信号也不存在。不存在理想的阶跃过渡，理想的斜坡也不是真实的。

精确的模拟信号发生器的问题是必需的幅度调节。放大少一点，信号慢慢消失，一点到很多，窦信号失真。对于缓慢的窦信号，很难实现理想的幅度调节。

正弦波生成的主要问题在于，要产生180°相移，需要两个谐振元件进行探戈-传统上是电感器和电容器。在RF，这不是问题-电感很容易。但是，当您进入较低频率时，所涉及的大型电感器变得笨拙，这就是为什么使用基于多个RC网络，滤波器或整形器网络的替代正弦生成方法的原因。RC网络或滤波器方法适合于固定频率的脉冲波形-惠普时代的Wien桥仍然是一个可行的电路，并且足够简单，可以在不带灯的情况下在双运放周围实现，因为白炽灯泡有替代方案可以稳定增益- 图43在LTC AN43是您的朋友，在下面转载（该应用笔记具有更好的版本，但是图43足以显示该概念）。

但是，如果您需要低频下的灵敏正弦源，那么维恩桥对双联电位器或等效电子元件的要求会降低。这就是ICL8038 / MAX038和XR2206之类的全模拟功能发生器IC的所在地-基本上可以提供您几十年来期望的合理的THD（百分之一或两个以内）THD。这些IC均使用相同的基本方法-具有跟踪正方形和三角形输出的不稳定性，然后将那个三角形波馈入被称为“正弦整形器”的电路中。有几种正弦整形方法，在此介绍得很好-超驱动对可以在IC设计中发挥良好的作用，尽管更复杂的方法是使用完全过线性正弦整形电路，而过时的方法已经过时。AD639。尽管有振幅灵敏度，但在概述链接中提到的JFET方法对于分立零件实验更实用。

不过，最终杀死单片模拟函数发生器的是数字技术。现代敏捷的正弦信号源（例如AD9833）是三角到正弦方法的数字等效物，使用的是直接数字合成技术，该技术中使用相位累加器将快速方波时钟分成一个正弦波。数值斜坡，然后将其馈入斜坡到正弦的查找表。当然，这也可以在微控制器上完成，尽管这样做确实极大地限制了操作频率。

有趣的是，如今即使在RF上，模拟世界对精确正弦信号的需求也已减少-认识到RF混频功能最好通过数字开关实现，这意味着方波RF本机振荡器要可行得多。选择比他们最初看起来的要好。

“ 我在想什么吗，但是简单的电子设备似乎与正弦波发生器不是特别兼容？ ”

让我从下面的句子开始回答：

“好的谐波（线性）振荡器需要适当的非线性”。

已经在另一个答案中解释了这种明显矛盾的原因：每个“正弦波”振荡器都需要一个幅度调节机制。对于小振幅（振荡开始），环路增益必须稍大于单位增益-这样就可以建立振荡。但是，在进行硬限制（电源轨）之前，必须自动降低环路增益以停止进一步增加。

因此，我们需要一个与幅度有关的电路-这意味着：非线性。结果，环路增益周期性地在“ 1”附近摆动，并且闭环极点在s平面的右半部分（上升幅度）和左半部分（衰减幅度）之间略微摆动。不可能将极（按理论振荡标准要求）直接放在imag上。s平面的轴。

现在，问题如下：非线性度必须足够大（a），以允许安全地启动振荡（考虑所有容差），以及（b）就谐波失真而言应尽可能小。因此，需要权衡。

为此使用了各种非线性元件（二极管，FET电阻，作为电阻的OTA，灯泡，热敏电阻等）。但是，使用具有相对较大时间常数的额外调节环路（包含整流和受控有源增益模块）可获得最佳结果。该时间常数决定了磁极的周期性运动（如上所述）。使用这样的原理，THD值约为0.01％。

编辑：（其他信息）。

有些振荡器拓扑具有两个或更多个运算放大器，这些运算放大器具有不错的功能：一个运算放大器执行“软幅度限制”，另一个放大器单元的输出是第一个运算放大器的低通/带通滤波版本。这种结构允许令人惊讶的THD值。示例包括：两个积分器环路（具有不同的时间常数）和基于GIC的振荡器。

过去有好几个函数发生器IC，如Exar XR2206和Maxim MAX038。

XR2206产生从0.01 Hz到1 MHz的正弦波，方波，三角波，锯齿波和脉冲波形；Maxim在0.1 Hz至20 MHz范围内相同。

两者现在在Digi-Key上已被列为已过时，但仍可以在附近找到它们，例如，在Jameco。注意：“结算”价格为$ 7.95。以同样的价格，您可以从香港购买一套套件，价格高出一美元。

不知道为什么要停止使用它们，也许人们认为仅使用微控制器+ DAC +查找表会更容易。