【導讀】本次實驗評估的電路利用SSM2212 NPN匹配晶體管對中包含的差分晶體管對的特性
，從一個三角波生成一個近似正弦波。我們知道，差分晶體管對的跨導定義為：

其中，I_O為差分對尾電流

，V_IN為差分輸入電壓，V_T為熱電壓，在室溫下大約是26 mV。

材料

●     ADALM2000 主動學習模塊

●     無焊麵包板

●     跳線

●     一個10 kΩ電阻

●     四個4.7 kΩ電阻

●     一個2.2 kΩ電阻

●     兩個220 Ω電阻

●     一個390 Ω電阻

●     一個500 Ω電位計

●     一個100 pF電容

●     兩個小信號NPN晶體管（SSM2212 NPN匹配對）

●     一個運算放大器(OP27)

說明

在無焊麵包板上構建圖1所示電路。原理圖中未顯示OP27放大器的+5 V（引腳7）和-5 V（引腳4）電源連接，但要記住連接它們，否則電路將不工作。

圖1.差分對三角波變正弦波轉換器

W1設置如下：

●     幅度（峰峰值）= 3.6 V

●     偏移 = 0 V

●     頻率 = 1 kHz

●     三角波

調整500Ω電位計R6，使輸出正弦波形實現最佳對稱性。使用FFT顯(xian)示(shi)屏(ping)並(bing)尋(xun)找(zhao)最(zui)小(xiao)偶(ou)數(shu)階(jie)失(shi)真(zhen)
，可(ke)能(neng)是(shi)測(ce)試(shi)輸(shu)出(chu)正(zheng)弦(xian)波(bo)質(zhi)量(liang)的(de)好(hao)辦(ban)法(fa)。可(ke)能(neng)需(xu)要(yao)調(tiao)整(zheng)輸(shu)入(ru)三(san)角(jiao)波(bo)的(de)幅(fu)度(du)和(he)直(zhi)流(liu)偏(pian)移(yi)，看(kan)看(kan)其(qi)能(neng)否(fou)改(gai)善(shan)輸(shu)出(chu)的(de)奇(qi)數(shu)階(jie)諧(xie)波(bo)。

對於本電路
，輸出電壓近似為：

其中RL表示輸出上的4.7 kΩ負載電阻。發生2分壓的原因是我們僅需要一個單端輸出，而非差分輸出。

所以，輸出電壓將是輸入電壓的雙曲正切函數。正弦和雙曲正切函數的泰勒級數的前幾項分別如式3和式4所示。

圖2.差分對三角波變正弦波轉換器麵包板連接

正弦：

雙曲正切：

比bi較jiao這zhe兩liang個ge泰tai勒le級ji數shu表biao明ming
，二er者zhe均jun有you一yi階jie線xian性xing分fen量liang。這zhe意yi味wei著zhe，如ru果guo我wo們men將jiang一yi個ge三san角jiao波bo應ying用yong於yu一yi個ge具ju有you雙shuang曲qu正zheng切qie轉zhuan換huan函han數shu的de差cha分fen對dui並bing保bao持chi較jiao低di幅fu度du（大約2V_T），則輸出應與正弦波幾乎無區別。差分對輸入端（Q1的基極）的2.2 kΩ和220 Ω電阻的作用是衰減來自AWG的三角波信號，使電路在輸出失真正弦波盡可能低的範圍內工作。

硬件設置

將圖1所示電路連接到麵包板。

程序步驟

配置示波器以捕獲所測量的兩個信號的多個周期。使用Scopy的波形示例如圖3所示。

圖3.差分對三角波變正弦波轉換器的Scopy波形

三角波發生器

為了製作一個獨立的正弦波發生器，我們需要將ADALM2000模塊波形發生器替換為三角波發生器。 AD654 電壓頻率轉換器IC是三角波發生器的基礎。AD654的常規輸出是開集數字方波信號。然而，AD654的內部時序電路使用一個斜坡發生器。此內部斜坡波形是在圖4中連接到引腳6和7的外部時序電容上以差分形式提供。我們無法在不幹擾AD654內部時序的情況下直接使用此三角波信號。我們可以使用 AD8226 儀表放大器來緩衝該差分信號並將其轉換為單端信號。通過調整該三角波信號的幅度
，我們可以利用它來驅動圖1中的三角波變正弦波轉換器電路。

材料

●     兩個1 kΩ電阻

●     一個47 kΩ電阻

●     一個6.8 kΩ電阻

●     一個220 Ω電阻

●     一個5 kΩ電位計

●     一個0.1 μF電容

●     一個1 μF電容

●     一個紅光LED

●     一個電壓頻率轉換器AD654

●     一個儀表放大器AD8226

●     一個小信號NPN晶體管(2N3904)

圖4.電壓轉頻率三角波發生器

圖5.電壓轉頻率三角波發生器麵包板連接 

將AD8226的三角波輸出連接到三角波變正弦波轉換器的輸入時，用5 kΩ電位計代替2.2 kΩ固定電阻R1以調整信號幅度，實現最優正弦波形。

硬件設置

將圖4所示電路連接到麵包板。

程序步驟

使用ADALM2000，輸出如圖6所示。我們可以調整儀表放大器的增益電阻(R16)，使電路輸出在儀表放大器電源的範圍內。

在圖6所示的Scopy波形中，R16為168 kΩ。

圖6.電壓轉頻率三角波發生器Scopy波形 

問題：

●     對於圖1中的電路，說明R6電位計設置為最小/最大電阻值時如何影響輸出信號。

您可以在學子專區博客上找到問題答案：ez.analog.com/studentzone。

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