題目： 多信號發(fā)生器

????????經(jīng)過前面幾節(jié)的分析和調(diào)試，已經(jīng)可以得到正弦波。正弦波和余弦波的區(qū)別是相位相差90度。將正弦波移相90度后就可以得到余弦波。移相90度有四種方法：移相器，積分器，微分器，RC移相。移相器需要多個運放，RC移相對信號衰減很大。所以在積分器和微分器里面選擇。

積分器和微分器對比

????????微分器是對輸入信號求導(dǎo)，如果是理想正弦波，求導(dǎo)后就是余弦波。但是電路中使用的正弦波是從三角波里低通濾波出來的，里面有少量高次頻率分量。存在一些失真，經(jīng)過微分器求導(dǎo)后，高次諧波失真更為明顯。P5可以調(diào)節(jié)微分器系數(shù)，改變信號的幅度。

測試一下微分器的效果

????????用S1產(chǎn)生三角波給低通濾波器。級聯(lián)低通濾波器和微分器，將低通濾波器的輸出給微分器產(chǎn)生余弦波。

????????使用硬木課堂示波器同時觀察三路信號。黃色通道1測試S1信號源信號。藍色通道2測試低通濾波器的輸出。紅色通道3測試微分器的輸出。可以看到，藍色信號在時域里幾乎看不出失真，但是經(jīng)過微分器求導(dǎo)后，高次諧波失真變得明顯。

使用頻譜分析儀分析微分器放大失真的原因

????????時域中看不出藍色信號的失真，使用頻域分析檢測它的失真情況。頻域分析使用的是FFT，傅立葉變換，將信號分解為多個頻率分量。理想正弦波是單頻信號，它的FFT是一根頻率分量。

????????使用頻譜分析，要關(guān)閉示波器。頻譜分析儀使用通道1（AIN1）作為輸入，所以將示波器的通道1接在低通濾波器的輸出。點擊運行，頻譜寬度選擇200KHz，頻譜寬度決定了采樣率，選擇合適的采樣率，以免出現(xiàn)欠采樣造成頻率混疊?？梢钥吹阶罡叩木€是基波20KHz。它的高次諧波60K，100K，140K都還有，只是被低通濾波衰減的低于-40dbV，變得很小。

????????這些高次諧波經(jīng)過微分器的微分系數(shù)放大后，在波形上的失真明顯。

????????對比一下低通濾波器前的三角波頻譜。將AIN1接在低通濾波器的輸入，也就是S1上。可以對比看高次諧波被低通濾波器衰減的情況。

測試一下積分器的效果

????????微分器增加了高次諧波失真，換用積分器測試一下。積分器和微分器是互補電路，調(diào)換一下R和C的位置即可。由于這一級的積分器是為了精確相移90度。所以R20這個提供直流反饋的電阻就要大，才能接近理想積分器。P5調(diào)節(jié)阻值在5K左右。

積分器直流需要注意的問題

????????????運放的輸出直流 =? -VinDC*（R20/P5）+ 2.5*（1+R20/P5）。

????????????R20/P5= 1M/5K=200. 代入得到

??????????? 輸出直流 =? -VinDC*200+ 2.5*201 = （2.5-VinDC）*200 +2.5

????????VinDC跟2.5V的誤差值被放大了200倍。當(dāng)VinDC=2.5V時，輸出直流=2.5V 。如果VinDC=2.4925，也就是差7.5mV。則輸出直流=4V。到達了運放的正電源軌附近，信號被削峰。2.5-VinDC如果差-7.5mV，則輸出直流在1V，達到運放的負(fù)電源軌附近。所以積分器要改動一下，適合題目的應(yīng)用，避免對直流誤差過度敏感。添加隔直電容C9. C9不能選擇太小，因為電容產(chǎn)生的相移會影響積分器的相移。所以選擇C9= 100倍的C8.

????????使用硬木課堂示波器同時觀察三路信號。黃色通道1測試S1信號源信號。藍色通道2測試低通濾波器的輸出。紅色通道3測試積分器的輸出?？梢钥闯?，積分器對高次諧波進行了衰減，并產(chǎn)生90度相移，波形沒有明顯失真。

????????用李薩育圖看相移。黃色AIN1接低通濾波器輸出，藍色AIN2接積分器移相后輸出。點擊示波器界面的“水平”按鈕，選擇左下角的“時基模式”為XY模式。這樣AIN1作為X軸，AIN2作為Y軸進行繪圖。繪制為圓形，相位差顯示90.13度。滿足題目誤差要求。?

? ????