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用方波構建準正弦波

發(fā)布時間:2023-03-16 責任編輯:lina

【導讀】沒有比 555 定時器等器件的完美方波輸出更令人滿意的事情了。然而,如果將該輸出作為音頻信號,那么很快就會發(fā)現(xiàn)這種輸出聽起來是多么的刺耳。簡單的解決方案是使用一系列的電容和電阻,將方波轉換為正弦波,從而產生聽起來自然舒適的音頻信號。


簡介

沒有比 555 定時器等器件的完美方波輸出更令人滿意的事情了。然而,如果將該輸出作為音頻信號,那么很快就會發(fā)現(xiàn)這種輸出聽起來是多么的刺耳。簡單的解決方案是使用一系列的電容和電阻,將方波轉換為正弦波,從而產生聽起來自然舒適的音頻信號。

示例

最初的 Digi-Keyer 設計用于向業(yè)余無線電發(fā)射器提供統(tǒng)一的摩爾斯字符和間隔。Digi-Keyer 已有 50 年的歷史,一個重建該器件的項目經擴大后包含了音頻輸出,以便用戶聆聽正在生成的字符。由于這個日子也是 555 定時器的 50 周年紀念日,所以選擇該器件來產生音頻音調。555 定時器輸出方波。我們將通過 Digilent Analog Discovery II 基于 PC 的多功能工具的范圍特性來說明以下轉換階段。

555 定時器的輸出

原始輸出方波通過電位器調節(jié)音高。圖 1 是 555 音調發(fā)生器的原理圖,將其復位引腳連接來自其他 Digi-Keyer 電路的信號時激活。波形樣本取自測試點 TP4-TP6。


用方波構建準正弦波
圖 1.具有測試點的 555 音調電路。


波形轉換

555 器件的輸出端有一個 750 Ω 電阻以及 TP4 端的一個 0.22uf 電容,構成了從完美方波到“鯊齒”形波的第一次轉換。見(圖 2)。在 TP5 端的另一組電阻/電容產生“鋸齒”波,然后在 TP6 處產生更加正弦化的波。最后的輸出電容使該波形具有了更明確的正弦波形狀,并將任何直流信號解耦。增加電阻也將輸出衰減到耳機水平,與波形塑形一起創(chuàng)造出令人愉悅的音調。


用方波構建準正弦波
圖 2.測試點波形。


總結

使用內置了音量控制功能的耳機對每個測試點進行采樣,是體驗方波的刺耳程度與準正弦波的平滑程度的極好方法。在此例中,使用簡單的無源器件改變方波。在更復雜的電路中,可以使用計數(shù)器或通過 Wien 橋配置的運算放大器來構建。

(作者:Don Johanneck)


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