数字步骤正弦波发生器电路

在这篇文章中，我们了解如何构建一个简单但精确的数字正弦波发生器电路，基本上是振荡器电路，通过递增步骤增强以产生正方形波，这最终出现在阶梯式正弦波形状。

罗恩·帕伦齐

之间的区别模拟正弦波发生器而数字正弦波发生器是，在模拟设计中，主要用于塑造光滑指数增加纯正弦波形，而在数字模式下，波形也表现逐渐增加，但它具有交错形状，或者踩到了阶梯方式。

优势

数字SINEWAVE与模拟对应物相比的主要优点是，模拟正弦波不能用于切换MOSFET或功率晶体管，用于给定应用，如正弦波逆变器，转换器，电机控制等，而数字正弦波变为完全适合这种应用，而不会导致设备加热。

这是因为，晶体管不“喜欢”传导模拟信号，或平稳上升/下降的指数波形，相反，这些器件的内部特性允许他们更适合逻辑波形，触发高或低的逻辑信号。

电路是如何工作的

该电路由几个阶段组成，每个阶段都可能具有几个有价值的应用程序：使用一组EX（CLUSIVE）或栅极以及通过一对常见创建的分行电路构建的振荡器人字拖。

基本振荡器包括非变相栅极（N1）和反相栅极（N2）。如果利用简单地反转栅极，则该振荡器可能需要至少约三个，然而，可以通过串联连接的几个反相门来构造非反相栅极。

电路的功能是这样的:我们假设，在一开始，N1(引脚2)的输入很低。因此N1的输出也会低，导致N2的输出高。

电容C1随后通过电阻R2充电。过了一段时间，N1输入就会上升到R1整个过程就会反转。除以3部分包括几个人字拖，每个人字拖除以2。简单地说，可以预期这些加起来可能会被分成四个。

已经表示，可以看到额外的EXOR门（N3）结合在FF2的输出和FF1的输入之间。只要FF2的输出翻转其极性，就会有效地反转时钟输入信号。如果没有使用N3，则触发器的输出状态不会在持续的时钟间隔结束之前切换。

在N3的帮助下，时钟信号反转，其正向边缘每半个时间周期激活一次触发器。因此，这个过程中的分割元素是三个，而不是四个。正弦波信号是由一对电阻(R3和R4)产生的。

一旦两个电阻的输入很低(逻辑零)，就不会看到输出电压。一旦两个电阻的输入变高(逻辑一)，输出电压变高。如果一个输入应用到电阻是低而另一个输入是高，导致输出电压是电源(高)电平的1/4或3/4。

波形

当然，上述情况可以通过公式来证实，但一种不太复杂的技术是通过波形图分析一个正弦波间隔来描述它。

在正弦波的中心可以用一个小矩形来象征一个逻辑层次。然后可以在第一个矩形的每一边画出一对相同尺寸的额外矩形。最后几个矩形的正弦波内的区域将是第一个的一半。数字模拟方法产生的信号使用完全相同的区域像上述。

在构建这个特殊的数字正弦波产生电路时，必须考虑到CMOS输入不能保持“浮动”。
这意味着，引脚12和13的EXOR芯片(N4)必须连接到地面(0V)。

基于IC 4046的步进正弦波电压发生器

阶梯正弦波电压发生器是一种设计用于产生类似于正弦波的顺序阶梯电压波形的电子电路。但有一个阶梯电压模式，依次向上上升到峰值，然后以相同的步骤，依次向下下降到0V线，完成一个周期的波形。

电路是如何工作的

下图展示了IC 4066四路双向开关的一个有用的应用。在该电路中，4066 (U1)被配置为进行顺序切换，以产生均匀的阶梯波形;如下图所示。如所示，发电机的波形由3个向上和3个向下的步骤通过1V增量。

4066内部开关的触发由一个4017十进制计数器/分频器（U2）;一个567年音调译码器像正方形发生器一样设置为IC 4017提供所需的时钟脉冲。

4017被设置为从0到5(0-1-2-3- 5)顺序计数，并通过耦合U2的引脚5(输出6)到引脚15(复位)在第七步的上升边缘上复位。

一旦输出6 (U2的引脚5)变高，U2的重置终端推动输出0(引脚3)从低翻转到高，重新开始图案。

U2的高引脚3输出（输出0）给出了第1U1开关的控制引脚，然后将其切换并因此将R4和R5的交叉点连接到输出总线。

这将步骤1设置为单伏等级。利用来自567的以下时钟脉冲，4017在引脚2处产生高输出，通过D4施加到销5处的另一个开关控制，然后切换。

这将R3，R4与输出总线链接。第二步骤构成2伏输出。对于通过U3获得的随后脉冲，U2的引脚4变高，唤起第3开关（在U1中）以激活，其响应于产生用于步骤3的3伏输出。

来自U3的第4个脉冲导致引脚7变得高，接通最后一个开关，从而为步骤4创建4伏特输出。

第五脉冲向U2的高销10供给高电平的销10，其通过D4移动到第3开关的控制输入，将其切换为（第二场）并提供3伏输出到第五步骤。

对于后续时钟脉冲，连接到U1引脚6的开关再次被激活，为步骤6产生2伏输出。在步骤六完成之后，计数器重置并通过在第一次开始时从开始开始并开始切换步骤1。

通过使用特定的分压器，每个波形步骤可以为从零到100%的电源电压设置任何电压。此外，发电机的输出可以被缓冲以提供足够的电压和电流输出，为半导体曲线跟踪器提供上升的电压或电流供应。

使用IC 4017的另一个简单的阶梯式正弦波电压发生器

下面的下一个设计甚至更简单，因为它只使用一对集成电路来创建所需的阶梯波形。

然而，步进正弦波发生器的设计是在手动模式下实现的，其中波形的顺序步骤是通过按下按钮S1在特定的时间速率。每次按下导致IC 4017的输出从引脚3向上移动到引脚11。

在这个过程中，由于跨越电阻R2- R10和地电阻R13的移位IC 4017逻辑相互作用形成的变化分压的影响，电阻的共同端恰好产生一个顺序上升和下降的阶梯电压。

由于电阻的共同连接端一起馈电到共发射极BJT级的基极，阶跃电压在发射极复制2 n2222晶体管具有更高的电流电平，可与任何合适的外部电路级集成以实现所需的执行。

手动控制的开关可以替换为自动振荡器级，如下例所示，显示了上述阶梯电压发生器在警灯效果模拟器电路中的实现。

应用程序

你会发现这种电路有多种用途。步进正弦波形发生器可以产生大量的渐进电压，以检查许多CMOS单元的开/关开关点。可以有效地用于制作高效正弦波逆变器和转换器。

应用电路

一个阶梯波形可以非常有效地用于制作正弦波逆变器，如下面的例子所示: