图3-11-2 集成运放电源干扰的消除
由于输入过压或输出对于运算精度要求较高的电路，在加入输入信号之前要进行静态调零，即输入信号为0V时，输出若不为0的话应调节至0V。 2．反馈系数
正弦波发生电路实质上是一个没有输入信号的正反馈放大电路。根据模拟电路相关知识，要使电路能够起振，需要AF>l(起振条件)；但要使电路起振后能够稳定，则需要AF=l (平衡条件)。因此在电路设计中，应使AF略大于1，既保证电路起振，又得尽量减小波形失真。经计算，Rf应略大于R1的2倍，Rf为反馈电阻，R1为负端接地电阻。因此，如图3-11-3所示，本设计选取R1=30k,Rf=62k，图中Rf=R2+Rw+rd//Rd (rd为二极管导通时的动态电阻)。
图3-11-3 正弦波发生器电路原理图
3.选频参数
该电路产生正弦波的频率是由RC串、并联网络的谐振频率决定的。频率计算为:
例如，选R=20k，C=O.OlμF，可求得白=800Hz。使用波段开关切换电容可以实现频率调档；使用电位器连续调节电阻可以实现频率微调，如图3-11-4所示。注意，电容切换应同时更换串并联电路中两个电容；电阻调节也应采用双联电位器同步调节。请读者思考，若要实现100、1k、10k、100kHz四档键控选择，每档中频率连续可调，应选用电位器R阻值为多少? C1、C2、C3、C4 的值又各为多少?
图3-11-4 文氏电桥的频率调节电路
4.稳幅电路
工作过程中由于电源电压、温度等外界因素的影响，将导致电路元件参数变化、破坏AF=l的平衡条件。 在反馈网络中引人负温度系数的热敏电阻，可以适当 补偿温度变化使振荡稳定。也可以选用反接的二极管 D1、D2并联构成稳幅电路，如图3-11-3所示。稳、幅二极管 D1、D2应选用温度稳定性较高的硅管，而且特性尽可 能一致，以保证输出波形的正负半周对称。由于二极管 的非线性会引起波形失真，为了减小非线性失真，可在 二极管两端并上一个阻值与rd(rd为二极管导通时的 动态电阻)相近的电阻Rd。(Rd-般取几千欧)然后再 经过实验调整，以达到最好效果。
图3-11-5 电源转换原理图
图3-11-6 正弦波信号发生器电路原理图原理图
正弦波信号发生器电路原理图如图3-11-6所示，正弦波信号发生器电路由两级构成。 第一级是一个RC文氏桥振荡器，通过双刀四掷波段开关ZK切换电容进行信号频率的粗调，每挡的
频率相差10倍。通过双连电位器RP1进行信号频率的细调，在该挡频率范围内频率连续可调。RP2是一个多圈电位器，调节它可以改善波形失真。若将R4改成阻值为3K的电阻，则调节RP2时，可以明显看出RC文氏桥电路的起振条件和对波形失真的改善过程。电路的第二级是一个反向比例放大器，调节单连电位器RP3可以改变输出信号的幅度，本级的电压放大倍数最大为5倍，最小为零倍，调节RP3可以明显看到正弦波信号从无到有直至幅度逐渐增大的情况。当然这级电路若采用同向比例放大器，则调节RP3时，该级电路对前级信号源电路的影响明显减小.这是因为同向比例放大器的输入阻比反向比例放大器的输入电阻大的多的缘故。RC文氏桥信号发生器的振荡频率由公式f=1/2πRC决定。通过计算可知，这个电路能产生的信 号频率范围为1Hz - 100kHz，覆盖了整个音频范围。
3．11．2 矩形波整形电路
将正弦波整形为矩形波的方法很多，最常用的是电压比较电路如图3-11-7所示。输入信号幅度高于门限电压时输出低电平；输入信号幅度低于门限电压则输出高电平。通过调节门限电压的高低可以实现占空比的调节。得到的矩形波经稳压管限幅之后可通过电位器调幅输出。需要注意的是，应该根据正弦输人的幅度设置门限电压的调节范围。
图3-11-7 矩形波整形电路
3．11．3 锯齿波积分电路
将矩形波整形为锯齿波需要积分电路图3-11-8所示。该电路由R、C进行积分，由于输入信号频率是由文氏电桥参数决定，因此，积分电路的R、C应选择与电桥中R，C相同。
图3-11-8 三角波积分电路
显然，图3-11-8中积分常数固定，只能对方波(占空比为1)进行时间相等的充、放电，从而产生三角波。要产生锯齿波，必须使充、放电时间不相等，这就要使用二极管进行正、负向的分流，并在正、负方向接入不同阻值的电阻。图3-11-9所示即为改变充、放电时间的一种方法。该电路的好处是，在改变占空比的同时，不影响振荡频率。这是因为虽然滑动头两端电阻RA和RB发生了改变，也改变了占空比RA/RB，但是总的时间常数(RA+RB)C并未改变。
图3-11-9 锯齿波积分电路
图3-11-10 多路信号源电路原理图
为提高信号源的带载能力，可在各信号输出端串接由运放组成的跟随器。
3.12 基于电刀载波的病房呼叫系统
本设计旨在应用单片机按照笔者制定的编码方式通过电力载波发送数据，在其基础上制作了基于电力载波的病房呼叫系统。当某一房间出现病情时，发送预先设定的本地地址码，由调制电路调制后，通过电力线向外发送；再经接收译码电路调制解调，取出信号并译码出地址同时发出声光报警。让医院能准确及时响应病人的呼叫。使用电力线载波，可减少为数据传输专门布线，同时也适合旧病房改造，具有很高的可行性和应用价值。本设计造价低，使用方便。
3.12.1 功能和特点
①利用市电线路直接传输信息，通信可靠能满足 一般数据传输要求c ②无需考虑房屋修建或装修时考虑设备的布线， 只要有电力线即可正常工作。同时由于本产品采用了 约336kHz的中频通过电力线传输从而避免了电磁辐 射对一些医疗仪器及一些特殊病人的干扰c由于没有 采用无线电使得信号传输稳定可靠，本设计适用于大、 小型医院。必要是可以经过增加串口与PC机通信，实 现电脑病房管理。 ③采用LED显示0-999个病房的呼叫，高亮度、 高清晰，能让就诊人员及时找到相应的病房进行治疗。主机在接收到申请的同时能够通过扬声器进行报警。
3.12.2 硬件设计
1.硬件方框图
如图3-12-1所示。
图3-12-1
2.电力载波编码方案
本设计采用普通收音机中周TF-2-2，高频本振回路工作在336kHz下，编码方式如下: 本方案规定数据以字节为单位串行发送，即每串一字节，并且每帧分起始区和数据区。起始区格式固定50个本振脉冲，即(50 x 3μs=150μs)的振荡信号，紧接着停振50个本振周期即(50 x 3μs=150μs) ，以此确定有数据将发送避免干扰串人，造成误接。数据区为每位为40个本振周期即(40 x 3μ=120μs)数据区字节为1则有振荡，数据区字节为0则没有振荡信号。因此，每字节为起始区(50μs+150μs=300μs)8个位即(8 x 120μ=960μs)共有300μ+960μ=1260μs) 约为1.3ms的字节周期，所以每秒最高传送约770B(先传送高位再传送低位)，具体定义如图3-12-2所示。 若传数据: OXAA 10101010
本振周期为: T= 1/f=2.98 x 1e-6=3μs