哈特莱型IC振荡电路的设计-制作.doc

|网站首页|文章中心|矿石论坛|哈特莱型IC振荡电路的设计-制作作者：无线电技文章来源：点击数： 1936更新时间：2006-9-63-2 哈特莱型LC振荡电路的设计-制作 在高频率电路中，常使用到由L与C所构成的振荡电路。在此，说明LC振荡器的工作原理。 首先介绍的是称呼为哈特莱(Hartley)型的振荡电路。其振荡频率为10M20MHz。 LC振荡器的概要 图2所示的为此次所制作的振荡器的方块图。Tr1为振荡用的晶体管，Tr2为缓冲器。 缓冲电路主要是介于振荡电路与负载之间，使振荡电路的工作原理不受负载的影响。 图3所示的为所制作的振荡器电路图。为了使振荡频率为可变，使用可变电容二极管(varicap)。缓冲器为一种高输入，低输出阻抗的射随（Emitter Follower)放大器。 哈特莱振荡电路的原理 图4所示的为哈特莱振荡电路的原理图。此为由晶体管所构成的放大电路，以及由LC所构成的反馈电路所组成的。哈特莱振荡电路如图所示，将线圈分割为L1与L2，以满足振荡条件。 图4中的L1与L2间的相互电感为M时，其合成的电感量L成为L= L1+ L2+2M。 如此，其振荡频率f是由振荡频率决定的。 此处，要满足振荡条件，反馈信号的相位必须与信号的相位为一致。 假设合成电感量L所发生的电压为e，中间的接点E的左方线圈为L1，右方线圈为L2。 此时，L1与L2所发生的电压虽然为同一方向，但是，如果以E点为基准，考虑到L1与L2的电压时，L1所发生的电压相对于所发生的电压e成为逆相。 因此，以接点E为基准，电压Vbe与Vce为逆相，也即是相位相差180。而Vbe为晶体管放大器的输入信号，与输出信号Vce相位差l80。 结果，相位差合计为360，使反馈信号成为同相，达到产生振荡的条件。 振荡频率的决定 由于设计的振荡频率为10M20MHz，振荡用线圈L为使用图5所示的HAM Band线圈(FCZ研究所)中的一种。型号使用频段(MHz)谐振电容(pF)空载Q值线圈匝数(T)463132FCZ3.53.52209.47072010FCZ771204.6805147FCZ1414701.85754126FCZ2121401.45953105FCZ2828301.190384FCZ5050150.68100263取自FCZ研究所业余无线波带所使用的线圈10S型之数据电感量可以由计算求出。也可以更换为0.7S(7mm四方)型 在此为使用FCZ21-10S。此一线圈端子间的电感量L为1.45 H 。 并联所连接的静电容量为使用A M电子调谐所使用的可变电容二极管(varicap)1SVl49，其静电容量值会随着所加入的电压大小而变化。在此，也可以使用相同特性的lSV100。 可变电容二极管lSV149的特性如图6所示。由电压一电容量特性(VR对C特性)，可以知道加入逆电压19V其电容量变化为500pF20pF。因此，在LC振荡电路中，如图7所示，将可变电容二极管与680pF的电容Cs串联，当加在可变电容二极上的逆向电压VR为2 V时，其电容量为300pF，合成电容量成为280pF，所以谐振频率fmin成为 接着，如图(b)所示，将逆向电压VR=9V加在可变电容二极管上，其合成电容量成为19.4pF。所以 因此，振荡频率的可变范围为9.l6MHz30.0MHz 。1SV149变容二极管最大极限值参数（Ta=25）参数符号规格单位逆电压VR15V结温度Tj125储藏温度Tstg-551251SV149变容二极管一般电性能指标参数（Ta=25）参数符号测试条件最小值标准值最大值单位逆电压VRIR=A15-V逆电流IRVR=15V-50nA结电容容量C1VVR=1V,f=1MHz435-540pF结电容容量CV8VR=8V,f=1MHz19.9-30.0pF容量比C1V /CV8-15.019.5-性能指数QVR=1V,f=1MHz200-取自东芝产品说明书(此处于AM电子调谐器中，其容量变化比C1V/C8V接近20)。图7 电路振荡频率的范围求法振荡级用的晶体管放大器 图8所示的为实际所设计的哈特莱振荡电路。振荡电路的晶体管Trl为使用VHF频带放大用的2SC l906(日立)。图9所示的为2SC 1906的特性。fT(交流电流放大率hfe成为1的频率)为1000MHz，足适合使用。 此一振荡电路的工作原理点是由二个47K与连接在射极的1.5k电阻所决定的。在线圈与射极间为连接可变电阻，以调整反馈量，选择最稳定的振荡点。 图8 哈特莱振荡电路的设计(所使用的晶体管fT为1000MHz，为VHF频带(30M300MHz)所使用将可变电容器使用电容器代替时，便成为基本的哈特莱电路。)2SC1906最大极限参数值（Ta=25）参数符号额定值单位集电极-基极电压VCBO30V集电极-射极电压VCEO19V射极-基极电压VEBO2V集电极电流IC50mA射极电流IE-50mA集电极功率耗散PC300mW结温度TJ150储藏温度Psig-50+150图9 VHF频带放大用晶体管2SC1906的特性取自日立制作所的产品规格表2SC1906一般电性能指标参数（Ta=25）参数记号测试条件mintypmax单位集电极-射极电压V（BR）CBOIc=10A,IE=030-V集电极-射极电压V（BR）CECIC=3mA,RBE=19-V射极-基极电压V（BR）EBOIE=10A,IC=02-V集电极截止电流ICBOVCE=10V,IE=0-0.5A直流电流放大率hFEVCE=10V,IC=10mA40-放大率频带宽乘积frVCE=10V,IC=10mA6001000-MHz集电极输出电容CobVCB=10V,IE=0,f=1MHz-1.02.0pF集电极-射极饱和电压VCE(sat)Ic=20mA,IB=4mA-0.21.0V基极时间常数rbb.CcVCE=10V,Ic=5mA,f=31.8MHz-1025ps功率放大增益系数PGVCE=10V,Ic=5mAf=45MHz-33-dBf=200MHz-18- 缓冲器用的晶体管放大器 如果将负载直接与振荡电路连接时，由于负载的变动，会影响到振荡频率。因此，经由缓冲放大器后再与负载连接。缓冲放大器为使用高输入阻抗的射随器。图l0所示的为缓冲放大器的电路设计。(此为由晶体管所构成之射随器电路，放大率为l，输出阻抗为0，因此，串联50输出。)信号可以从振荡电路取出，也可以从振荡电路的射极取出。从照片l可以看出，从射极取出信号的失真稍微大一些。 照片1 振荡电路的波形与射极端的波形不同(振荡电路的波形可以从晶体管的基极或射极取出；但是，从射极取出的波形失真较大。) 缓冲器的输入阻抗较高，因此，可以经由CR串联电路与振荡电路连接。由于射随器的输出阻抗较低，串联50电阻后，其输出阻抗也约为50而已。 LC 振荡器的制作 图11所示的为所制作的印刷电路基板图面。PCB PROTEL文件格式下载(此PCB墨稿为1:1图，也可利用激光打印机直接出稿) 线圈L为装入隔离盒内。由于不使用，端子，因此不连接。将隔离外壳焊接在接地图样。频率调整用的可变电阻VR1为装设在基板上，由于所调整的为直流电压，因此，即使装设位置离基板远一些也没有影响。 图12 频率调整用可变电阻的配线(利用加在可变电容二极管上的直流电压，来改变LC振荡电路的C值，以改变频率。由于为直流