正弦信号发生器串并联电路电阻无法保持同步怎么办

Question

在制作正弦信号发生器用到了串并联电路，但是这个电路要保证图示两个电位器的阻值相等，那么要制作实物的话没法保证两个电位器旋转角度一样，该怎么解决实际应用时的问题？是用其他电路还是有特殊方法？

Answer 1

引自免费微信小程序：皆我百晓生

在设计正弦信号发生器时，确实可能会遇到由于两个电位器阻值不一致导致输出波形失真的情况。为了解决这个问题，我们可以采用一种称为“双线性电位器”的技术，它允许我们通过一个单一的操作点控制两个电位器的相对位置。

双线性电位器是一种特殊的电位器，其内部有两个独立但机械上相互关联的滑动触点。当您转动旋钮时，两个触点会同时改变它们的位置，从而确保两个电阻的比值始终保持恒定。这样，即使在物理上无法完全同步调整两个普通电位器的情况下，也能实现所需的比例关系。

如果你手头没有双线性电位器，也可以通过电子方式来实现类似的功能。一种常见的方法是使用运算放大器构成比例放大器，比如使用差分输入配置的运放（如TL082CP）来比较两个电压，并通过反馈机制来调整其中一个电位器的值，使其与另一个电位器的值保持特定比例。这种方法需要额外的电路设计和计算，但可以实现所需的同步效果。

这里是一个简单的原理图，展示了如何使用运算放大器来实现这个功能。注意，这只是一个基本的方案，可能需要根据具体情况进行微调。

          +---------------------+
          |                     |
          |  Vpot1 (电位器1)   |
          |                     |
          +----------+---------+
                        |
                        R1
                        |
          +----------+---------+
          |                     |
          |  Vpot2 (电位器2)   |
          |                     |
          +----------+---------+
                        |
                        R2
                        |
          +------------+      +---------+
          | TL082CP    |----->|  Rf     |
          | (运放)     |      +---------+
          +------------+      |
                        |
                        |
                        Rg
                        |
          +------------+      +---------+
          |            |----->| GND     |
          |Comparator  |      +---------+
          +-------------+

在这个电路中，Vpot1 和 Vpot2 分别连接到 TL082CP 的非反相输入端（IN+），运放的反相输入端（IN-）接参考电压。通过调整 Rf 和 Rg 的值，你可以设定 Vpot1 和 Vpot2 之间的理想比例关系。Comparator 可用于监测和校准两个电位器的差异，当两者之间存在偏差时，Comparator 输出将触发一个修正信号，驱动一个电机或类似的装置来调节 Vpot2，使其与 Vpot1 的位置保持同步。

为了精确地确定 Rf 和 Rg 的值，你需要知道 Vpot1 和 Vpot2 的最大和最小阻值，以及你想要维持的理想阻值比。然后，你可以使用以下公式来计算这两个电阻的值：

[ Rf = \frac{V_{ref}}{V_{pot1,max} - V_{pot1,min}} \cdot (R_{pot2,max} - R_{pot2,min}) ] [ Rg = \frac{V_{ref}}{V_{pot1,max} - V_{pot1,min}} \cdot R_{pot1,max} ]

其中，V_{ref} 是 TL082CP 输入偏置电压，V_{pot1,max} 和 V_{pot1,min} 分别是 Vpot1 的最大和最小电压（取决于它的阻值范围），R_{pot1,max} 和 R_{pot2,max} 分别是 Vpot1 和 Vpot2 的最大阻值，R_{pot2,min} 是 Vpot2 的最小阻值。

这个电路需要一些额外的元件和复杂的调整过程，但它可以确保两个电位器的阻值保持同步，从而提高正弦信号发生器的性能。