引言

　　對正弦波進行精確數字化的能力是高分辨率 AD 轉換器保真度的一項敏感度測試。該測試需要一個具接近 1ppm 殘留失真分量的正弦波發生器。此外，還需要一個基于計算機的 AD 輸出監視器，用于讀取和顯示轉換器輸出頻譜成分。若想以合理的成本和復雜程度來實施此項測試，就必需進行其元件的設計并在使用之前完成性能驗證。

　　概要

　　圖 1 給出了系統的示意圖。一個低失真振蕩器通過一個放大器來驅動 AD。AD 輸出接口對轉換器輸出進行格式化，并與負責執行頻譜分析軟件和顯示結果數據的計算機進行通信。

　　振蕩器電路

　　振蕩器是系統中難度最大的電路設計部分。為了對 18 位 AD 進行有意義的測試，振蕩器的不純度必須超低，而且這些特性必須采用獨立的方法加以驗證。圖 2基本上是一款“全反相”2kHz 維氏 （Wien） 電橋設計 （A1-A2），其在哈佛大學 Winfield Hill 所做研究工作的基礎上進行。原始設計的 J-FET 增益控制被一個 LED 驅動的 CdS 光電管隔離器所替代，從而消除了由 J-FET 電導率調制引起的誤差，同時也就不必為最大限度地減少這些誤差而進行微調。限帶的 A3 負責接收 A2 輸出和 DC 失調偏置，并通過一個 2.6kHz 濾波器提供輸出以驅動 AD 輸入放大器。用于 A1-A2 振蕩器的自動增益控制 （AGC） 信號由負責給整流器 A5-A6 饋電的 AC 耦合 A4 從電路輸出 （“AGC 檢測”） 獲取。A6 的 DC 輸出表示電路輸出正弦波的 AC 幅度。利用終接至 AGC 放大器 A7 的電流求和電阻器來使該數值與 LT-1029 基準保持平衡。驅動 Q1 的 A7 通過設定 LED 電流 （因而還包括 CdS 光電管電阻） 來閉合增益控制環路，從而穩定振蕩器輸出的幅度。盡管這會衰減 A3 和輸出濾波器的帶限響應，但從電路的輸出獲得增益控制反饋信息可保持輸出幅度。另外，它還對 A7 環路閉合動態特性提出了要求。確切地說，A3 的頻帶限制與輸出濾波器 A6 的滯后及紋波抑制組件 （在 Q1 的基極中） 相組合，可產生顯著的相位延遲。A7 上的一個 1μF 主極點和一個 RC 零點一起提供了該延遲，從而實現了穩定的環路補償。這種方法用簡單的 RC 滾降濾波器取代了嚴密調諧的高階輸出濾波器，從而在保持輸出幅度的同時最大限度地降低了失真1。

　　從 LED 偏置中消除與振蕩器有關的分量是保持低失真的關鍵。任何此類殘留噪聲都將調整振蕩器的幅度，因而引入不純分量。對帶限 AGC 信號正向通路實施了很好的濾波，而且 Q1 基極中的大 RC 常數提供了最終的陡峭滾降。如圖 3 （Q1 的發射極電流） 所示，振蕩器相關紋波在 10mA 的總電流中約為 1nA （小于 0.1ppm）。

　　振蕩器僅通過一次微調便實現了其性能。該調整 （其確定了 AGC 捕獲范圍的中心） 是按照原理圖注釋設定的。