双滤波器生成扫频正弦/余弦波形

解调器、定向电路，以及其它电子应用等都常常要用到两个相差为90°的正弦波，即一个正弦波和它的余弦波。工程师们通常采用模拟滤波器产生这个相移。不过，这种方法提供的频率范围有限。使用图1中的电路，就可以在1 Hz~25 kHz的频率范围内，获得一个扫频的正弦/余弦对。



　　图1，此电路可以在1Hz至25kHz频率范围内，产生扫频的正弦/余弦对。

　　电路采用了Mixed Signal IntegratiON公司的MSFS5可选低通/带通的开关电容滤波器，用于消除加在其输入端的一个方波的谐波。MSFS5的时钟是输入方波的100倍。74HC390与74HC74构成了一个25分频和2分频电路。74HC74的Q输出连接到74HC390A的两个2分频电路上，所产生方波频率为滤波器时钟频率的1/100，相互的相差为90°。CMOS电平的方波会使滤波器饱和，因此电路用R1至R4组成的电阻分压器来降低信号的幅度。

　　图2给出了当系统时钟为2 MHz时，两个滤波器在20 kHz的输出。注意示波器上相位的读数为-89.85°。当扫频时，相位的变化从-89°到-91°。图3显示了一个20 kHz的Lissajous类型。

　　



　　图2，示波器上的相位读数为-89.85°。



　　图3，当扫频时，相位在-89°~ -91°之间变动。

　　用频谱分析仪和Audio Precision公司的音频分析仪对电路失真做测试，得到THD(总谐波失真)为-49 dB。测试表明，该电路在FSK(频移键控)或FM(调频)方式下，滤波器输出端都没有间断。