我正在尝试使用运算放大器构建一个正弦波振荡器,但输出却很奇怪。需要帮助获得纯正弦波输出。
电路说明:
该电路类似于常规的3级缓冲RC相移振荡器(从此处启发)。运算放大器 U2B,以使U1A放大器电阻(R1,R2和R3)的电阻值以千欧为单位(而不是Kohm为100)。在U2B引脚7(OUT)处观察到振荡器输出。如图所示,两个独立的电源连接得到+ 15V / 0V / -15V。
R3用于改变放大器增益。R4和R5用于改变振荡器频率。目标输出频率为400Hz。
- 顶部波形:IC U2B引脚5(同相输入),带GND
- 底部波形:IC U2B引脚7(输出)wrt GND
U2B引脚7(输出)(底波形)处的正弦波的负周期失真。这种失真是某种形式的纹波/电压振荡。是什么原因造成的?&我如何摆脱它?
到目前为止,我已经尝试过:
- 我的第一个猜测是-15V电源存在问题。因此,我更换了电源,但失真仍然保持在负周期内。(我希望如果电源出现问题,则在更换电源后失真应该在正周期内)
- 更改了IC U2(LM358双运算放大器)。还是完全一样的失真。
- 更改了IC U1(LM358双运算放大器)。还是完全一样的失真。
- 如下所示添加了IC U3。U3A引脚1(输出)上的输出是纯正弦波,如Top Waveform(在示波器中)。因此,我从U2B上删除了放大器连接(R1)并将其连接到U3A。然后,U3A的输出也像底部波形(在示波器中)一样失真,并且U2B的波形变成纯正弦波。
- 如下所示使用了IC U3B。再次,U3A引脚1的输出(输出)失真。
- 从上面的示意图中,我删除了U3B,仅在U3A引脚1(输出)处增加了1 Kohm负载,再次使输出失真,但这一次失真较低。
问题有点长,但是我想提供尽可能多的细节。我已经为此努力了两天。请帮忙。TIA。
编辑:
- 正如Bimpelrekkie在评论中所建议的那样,我在每个IC(双运放)附近添加了一个100nF电容器,还在+ 15V / 0v和-15V / 0V之间添加了两个1uF电容器。这对失真没有影响。我还在R2和R3两端添加了22pf电容器。如下所示,这减少了失真,但并未消除它:
消极周期:减少但仍然存在-失真 但这不是我要执行的操作,因为它会影响正弦波频率。
还有我之前没有提到的东西,我以为可变电阻器(预设)可能会引起问题,所以将它们短路,但没有成功。
编辑2 :(已解决问题)
阅读您的评论和答案后,我尝试了以下操作:
(实验7)奥林·拉斯罗普(Olin Lathrop)和模拟系统(Analogsystemsrf)的回答(问题在于稳定性/相位裕度,但U2B的输出不接近电源轨(+ 15V或-15V),它是2V至3V的峰峰值集中于峰值0V)的答案提示我要了解稳定性和边距(教程)。因此,我尝试了如下所示的电路: 输出在振荡(因此失真是许多人所表示的振荡),并且它不是稳定的DC输出。因此,我将R13从-15V断开,并连接到+ 15V,输出稳定。因此,在正弦波的负半周期内,某些因素将运算放大器推向不稳定的区域(我不知道是什么)。
(实验8)因此,我补偿使用缓冲器(如图所示运算放大器这里)。最终电路如下所示。 还有BRAVO!问题解决了。现在,输出稳定(没有不必要的振荡/失真)。
现在,即使问题解决了,问题也变成了..
- 为什么LM358在单位增益下对于正电压稳定而不是负电压?
- 是否可以通过选择合适的运算放大器来避免这类问题?如果是,我如何选择合适的运算放大器?
- 是要在所有运算放大器电路中(数学上)考虑稳定性,还是可以直观地(无需计算)确定电路将是稳定的?(怎么样?)
- U2B存在稳定性问题,为什么U1B或U2A没有相同的问题?(我检查了这些运算放大器的输出,发现它们是稳定/纯正弦的。)
最后,我要感谢你们每个人帮助我解决了这个问题。非常感谢你!