【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，IO為差分對尾電流，VIN為差分輸入電壓，VT為熱電壓，在室溫下大約是26 mV。
材料
● ADALM2000 主動學習模塊
● 無焊面包板
● 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
在無焊面包板上構建圖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顯示屏并尋找最小偶數階失真，可能是測試輸出正弦波質量的好辦法。可能需要調整輸入三角波的幅度和直流偏移，看看其能否改善輸出的奇數階諧波。
對于本電路，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面包板連接
正弦：
雙曲正切：
比較這兩個泰勒級數表明，二者均有一階線性分量。這意味著，如果我們將一個三角波應用于一個具有雙曲正切轉換函數的差分對并保持較低幅度（大約2VT），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范圍內工作。
硬件設置
將圖1所示電路連接到面包板。
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
為了制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。我們無法在不干擾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 儀表放大器來緩沖該差分信號并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面包板連接
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所示電路連接到面包板。
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范圍內。
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：
● 對于圖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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