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[導讀]本例提出了一個新穎的振蕩器結構。它使用一個串聯(lián)LC(電感-電容)儲能電路,使調(diào)諧范圍大于采用并聯(lián)LC方式的電路。這種振蕩器結構能夠獲得寬的頻率區(qū)間,明顯超過最好的寬帶調(diào)諧變?nèi)荻O管性能。工程師們都認為現(xiàn)有水

本例提出了一個新穎的振蕩器結構。它使用一個串聯(lián)LC(電感-電容)儲能電路,使調(diào)諧范圍大于采用并聯(lián)LC方式的電路。這種振蕩器結構能夠獲得寬的頻率區(qū)間,明顯超過最好的寬帶調(diào)諧變?nèi)?/font>二極管性能。工程師們都認為現(xiàn)有水平的VCO(壓控振蕩器)能夠覆蓋一個倍頻程。這種結構可實現(xiàn)4:1的輸出頻率。只用LC儲能電路就能設定這個頻率,因此其它元件的寄生電容不會限制輸出頻率。與標準振蕩器不同的是,此電路在頻率極限處也能良好地工作。

  乍看去,振蕩器的中心結構像是構成鎖存SCR(硅控整流管)結構的兩只晶體管(圖1)。該結構類似于一支晶閘管,但增加的衰減電阻使電路保持在線性工作模式。電阻使這只"SCR"的增益小于1,并直流穩(wěn)定。在諧振頻率處,串聯(lián)調(diào)諧的儲能電路將增益升高到1以上,使電路振蕩。振蕩不需要輔助元件,電感與電容之間的結點沒有其它連接,這意味著只靠用作電容的變?nèi)莨芫蜎Q定了調(diào)諧范圍。頻率的變化是按調(diào)諧元件的平方根。頻率要改變兩倍,調(diào)諧電容就要改變四倍。

圖1,振蕩器的核心是兩只晶體管與一個串聯(lián)LC儲能電路。增益控制電阻增加了衰減,因此晶體管工作在線性區(qū)間而不是鎖存區(qū)。

  與并聯(lián)LC儲能電路不同,諧振電流通過的是有源元件,因此受到限制。這個限制轉(zhuǎn)而也意味著調(diào)諧元件上出現(xiàn)的交流電壓很小,一般不到100mV.小信號減少了電路的非線性效應,以及信號在變?nèi)莨苌献云挠绊?。變?nèi)莨苌峡梢允褂眯≈?.3V的控制電壓。如果使用一只1μH電感,則電路用4.7pF~4.7μF范圍(比率為106:1)的電容值都能起振。

  具體設計時,LC儲能電路移至PNP晶體管Q2的射極(圖2)。較低速的PNP管產(chǎn)生了較大的相位差,更有利于振蕩。L2和C2連接到電源軌的一個公共點,更強調(diào)了這部分電路布局的重要性。振蕩器通過C2和C4檢測調(diào)諧的電路,回路中所有東西都會給L2增加不可控的寄生值。這些寄生值會影響AGC(自動增益控制)動作,降低了振蕩器的性能和精度。

圖2,具體設計時,將LC儲能電路移至PNP晶體管。變?nèi)荻O管D7和D3提供電容,L2是電感。

  Q1與相應的元件實現(xiàn)AGC.并聯(lián)LC振蕩器允許有信號的削波,但對這種串聯(lián)LC電路,如果信號過大致削波,就會退化成為一個多諧振蕩器。AGC伺服動作具有提供一致性輸出幅度的額外優(yōu)點。D5用于建立一個0.6V直流偏壓。R11和R12構成一個電壓梯度,產(chǎn)生一個接近于肖特基二極管D6正向壓降的直流偏壓。這個偏壓使D6工作為一個更完美的小信號輸出整流器。C8對整流后的信號做積分,成為一個與電路輸出幅度成正比的直流電壓。這個直流信號通過一個由R15與C8構成的濾波器,加在AGC放大器IC1上。運放對送給電路的A-CTRL輸入幅度信號做濾波直流信號的伺服控制。這個信號能夠?qū)⑤敵龇仍O為0V~1V.

  在本例中,輸出幅度為0.9V.頻率范圍從35MHz~140MHz,比率為1:4,這是普通高性能VCO的兩倍,需要電容比增加4位???strong>電容比為1:16,正好與變?nèi)荻O管自身相等。由于有AGC,在輸出區(qū)間的最?。▓D3)和最大(圖4)頻率上都有很好的正弦波質(zhì)量。

圖3,在35MHz和0.9V輸出時,振蕩器產(chǎn)生高質(zhì)量的正弦波。

圖4,在142MHz和0.9V時,輸出仍然干凈且穩(wěn)定,這要歸功于AGC電路。

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