揭秘5倍頻程VCO：一個電路搞定線性音高，DIY愛好者別錯過
發(fā)布日期:2026-04-24
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幾個月前，技術(shù)實(shí)例欄目的常客Nick Cornford向我們展示了一些巧妙的電路，這些電路使用TDA7052A音頻放大器作為功率振蕩器。他的設(shè)計也展示了7052芯片獨(dú)特的直流反對數(shù)增益控制輸入的實(shí)用性。
最終，我還是忍不住想嘗試在(某種程度上)類似的場合中使用這枚巧妙的芯片。于是就有了下面的設(shè)計，參見圖1。
圖1：A2反饋和TDA7052A的反對數(shù)Vc增益控制產(chǎn)生了一個約300mW、5倍頻程的線性音高VCO。
比較器A2輸出的5V方波經(jīng)C1交流耦合，并經(jīng)R1C2積分，在A1引腳2上產(chǎn)生(近似的)三角波形。根據(jù)Vcon增益控制輸入，A1將該波形放大0dB至30dB(1至32)倍，使其成為引腳5和8上的互補(bǔ)揚(yáng)聲器驅(qū)動信號。
A2將揚(yáng)聲器信號與其自身的5V方波進(jìn)行比較，從而完成振蕩驅(qū)動的反饋回路。其5V方波與反相的-1.7Vpp A1引腳8信號相加，經(jīng)R2R3分壓器分壓除以22后，再與同相的+1.7Vpp A1引腳5信號進(jìn)行比較。這樣，當(dāng)三角波的振幅剛好達(dá)到1.7Vpp時，A2會在三角波的峰值處觸發(fā)翻轉(zhuǎn)，從而使三角波立即反向。該效果如圖2所示。
圖2：A2+(紅色)和A2-(綠色)輸入端的信號。
這樣就能將三角波的振幅(相當(dāng))精確地調(diào)節(jié)在恒定的1.7Vpp。但是，這又是如何讓Vcon控制振蕩頻率的呢？
方法如下：
A1輸入引腳2上的三角波斜率固定為2.5V/(R1C2)，即340V/s。因此，A1輸出引腳5和8上的三角波斜率等于±A1gain*340V/s。這意味著這些三角波通過每個1.7V半周期所需的時間為1.7/(A1gain*340V/s)=5ms/A1gain。
因此，完整周期時間=2*(5ms/A1gain)=10ms/A1gain，使得Fosc=100Hz*A1gain。
A1增益由0至2V的Vc輸入控制。Vc輸入內(nèi)部偏置為1V，等效阻抗為14kΩ，如圖3所示。
圖3：R4與14kΩ內(nèi)部Vc偏置配合，構(gòu)成5:1分壓器，將0至2V轉(zhuǎn)換為1±0.2V。
R4也參與其中，形成5:1的分壓比，將建議的0至2V Vc電壓范圍轉(zhuǎn)換為引腳4的0.8至1.2V。圖4顯示了由此轉(zhuǎn)換的0dB至30dB增益范圍。
圖4：Vc的0至2V反對數(shù)增益控制范圍將A1引腳4的電壓從0.8V調(diào)整至1.2V，增益范圍為1倍至32倍，F(xiàn)osc=100Hz，A1gain=100Hz(5.66Vc)=100至3200Hz
最終得到的平衡三角波輸出可以在8 Ω負(fù)載上產(chǎn)生約300 mW的響亮音色，而不會顯得過于刺耳。當(dāng)然，在揚(yáng)聲器線上串聯(lián)一個基本的約50Ω的變阻器可以使其更適用于對噪音敏感的環(huán)境，如果采用這種方法，請務(wù)必將變阻器連接到A2的揚(yáng)聲器側(cè)。
同時需要注意的是，7052的數(shù)據(jù)手冊并未對溫度系數(shù)補(bǔ)償或任何其他精確增益編程功能做出任何承諾。因此，我也不作任何承諾。圖1在精確應(yīng)用(例如音樂合成)中的實(shí)用性因此非常值得懷疑。
以防有人好奇，R5是后來加的，目的是建立一個從輸出到輸入的反相直流反饋回路，以促進(jìn)初始振蕩啟動。
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