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作者：Antoniu Miclaus，ADI公司系統(tǒng)應(yīng)用工程師 目標(biāo) 本次實(shí)驗(yàn)旨在研究Peltz振蕩器配置的特性。 背景知識 不同于采用單個晶體管的Clapp、Colpitts和Hartley振蕩器，Peltz配置使用兩個晶體管。觀察圖1，注意晶體管Q1配置為共基極放大器級。由L1和C1組成的諧振電路提供集電極負(fù)載。集電極的輸出饋送到晶體管Q2的基極。Q2配置為射極跟隨器（共集電極）級。當(dāng)射極跟隨器（Q2發(fā)射極）的輸出連接回Q1發(fā)射極處的共基極級輸入時，形成振蕩所需的正反饋。共基極放大器級的電壓增益在LC諧振電路的并聯(lián)諧振頻率處達(dá)到最大值，此時其阻抗接近無窮大。射極跟隨器的增益總是略小于1。環(huán)路周圍的組合增益在諧振時將遠(yuǎn)大于1，以維持振蕩。 
圖1.Peltz振蕩器基本配置 LC諧振電路的諧振頻率由公式1得出。
在此振蕩器配置中，LC諧振電路的峰峰值擺幅很有限。當(dāng)Q2的基極電壓正向擺動至高于地電位時，Q2的集電極（集電極基極結(jié)）將正向偏置。這會將最大正擺幅限制在大約一個二極管正向壓降的范圍內(nèi)。峰值負(fù)擺幅也是這種情況，此時Q1的集電極負(fù)向擺動至足夠大，以使Q1的集電極基極結(jié)正向偏置。當(dāng)BJT晶體管的集電極基極結(jié)正向偏置時，基極電流急劇增大。我們可以利用該增大的基極電流來提高LC諧振電路的峰峰值擺幅。如果在Q1和Q2的基極插入串聯(lián)電阻，如圖2所示，在LC諧振回路電壓達(dá)到極限時，流經(jīng)電阻的新增電流會降低Q1和Q2的基極電壓。
圖2.提高輸出擺幅 實(shí)驗(yàn)前仿真 構(gòu)建圖1和圖2所示Peltz振蕩器的仿真原理圖。計(jì)算偏置電阻R1的值，使得晶體管Q1和Q2中的集電極電流均大于200 μA。假設(shè)電路采用-5 V電源供電。計(jì)算C1和L1的值，使得諧振頻率至少為1 MHz。執(zhí)行瞬態(tài)仿真。LC諧振電路的峰峰值輸出擺幅應(yīng)限制在±1個二極管正向壓降(~±0.6 V)以內(nèi)。計(jì)算并模擬R2 = R3時的阻值，使得輸出擺幅提高到至少±1.25 V。保存這些結(jié)果以與實(shí)際電路的測量結(jié)果進(jìn)行比較，并記錄在實(shí)驗(yàn)報告中。 材料 • ADALM2000主動學(xué)習(xí)模塊 • 無焊試驗(yàn)板 • 跳線 • 兩個小信號NPN晶體管(2N3904) • 一個10 kΩ電阻 • 兩個4.7 kΩ電阻 • 一個100 μH電感 • 一個100 pF電容 說明 在無焊試驗(yàn)板上構(gòu)建圖3所示的Peltz振蕩器電路。方塊表示連接ADALM2000模塊示波器通道和電源的位置。務(wù)必反復(fù)檢查接線之后，再打開電源。
圖3.Peltz振蕩器電路 硬件設(shè)置 將兩個示波器輸入均設(shè)置為200 mV/div，并將時基設(shè)置為1 μs/div。將觸發(fā)信號設(shè)置為通道1的上升沿。參見圖4所示的試驗(yàn)板電路。
圖4.Peltz振蕩器電路試驗(yàn)板連接 程序步驟 接通-5 V電源。觀察示波器通道1上LC諧振電路的輸出波形。也可以使用示波器通道2在Q1和Q2的發(fā)射極處觀察到波形。
圖5.Peltz振蕩器電路波形圖 問題 1. Peltz振蕩器的主要功能是什么？ 2. Peltz振蕩器是哪種振蕩器的變體？ 3. 什么元件配置使Peltz振蕩器有別于Colpitts和Clapp振蕩器？ 4. 什么情況下Peltz振蕩器優(yōu)于Colpitts或Clapp等其他LC振蕩器？ 您可以在學(xué)子專區(qū)論壇上找到問題答案。 作者簡介 Antoniu Miclaus是ADI公司的軟件工程師，負(fù)責(zé)為Linux和無操作系統(tǒng)驅(qū)動程序開發(fā)嵌入式軟件，同時從事ADI教學(xué)項(xiàng)目、QA自動化和流程管理工作。他于2017年2月在羅馬尼亞克盧日-納波卡加盟ADI公司。他擁有巴比什-波雅依大學(xué)軟件工程碩士學(xué)位，以及克盧日-納波卡技術(shù)大學(xué)電子與電信工程學(xué)士學(xué)位。 |
