考毕兹振荡电路与Dip Meter(下陷表)的设计-制做

1、考毕兹振荡电路与Dip Meter（下陷表）的设计-制3-3 考毕兹振荡电路与Dip Meter（下陷表）的设计-制作        LC振荡电路除了哈特莱振荡电路以外，考毕兹(Colpitz)振荡电路也很普遍。在此针对考毕兹振荡电路的工作原理原理，以及其主要应用之一的Dip Meter的制作提出说明。        Dip Meter主要用来做为频率测试之用，尤其在高频率的测试中非常有用。    考毕兹振荡电路的原

2、理    图l 6所示的为考毕兹振荡电路的原理图。哈特莱振荡电路是由2个串联的线圈，得到相位差，而考毕兹振荡是利用2个串联的电容，以得到相位差。(此为使用1个线圈，2个电容构成的基本电路。常用于VHF频带振荡器上。)     电容器C1与C2为串联。在此以其连接点为基准，检讨其相位，可以知道两者的电压相位差为180°。 由于此一连接点为FET的源极，VGS与VDS的相位差也相差180 °。因此，由FET所构成的放大器输入信号与输出信号的相差为180 °，总共相位差为360 °，也即是，反馈信号与

3、输入信号成为同相，产生了振荡的条件。    在此，求出考毕兹振荡电路的振荡频率。振荡电路是由L，C1，C2的并联电路所构成的。由于C1与C2为串联，其合成电容量C成为C=C1·C2/(C1+C2）所以，振荡频率f成为    Dip Meter是什么？用来测试电路振荡频率    以下说明利用考毕兹振荡电路制作出Dip Meter的情形。        Dip Meter为单纯的振荡电路，其主要用途是做为谐振电路的谐振频率测试或振

4、荡频率测试。价格虽然便宜，但是，校正良好时，其精确度也不会太差。    图17所示的为利用Dip Meter测试振荡频率的方法。将所欲测试频率的振荡电路的线圈靠近Dip Meter的线圈，使Dip Meter的振荡频率改变。此时，如果使振荡电路的振荡频率fo与Dip Meter的振荡频率fosc为一致时，谐振电路(振荡电路)上会有谐振电流产生。此谐振电流是从Dip Meter的线圈利用电磁结合所取得的能量。    因此，Dip Mete r的谐振电路与对方的谐振电路产生荡振电流，会使其谐振电压下降。此一谐振电压下降的频率所在，便是对方

5、谐振电路的谐振频率。    Dip Meter的构成    图l8所示的为实际的Dip Meter电路图。使用FET 2SK55做为振荡电路，在闸极与接地间加入二极管做为振幅限制，使振荡频率变化时，也能保持一定的振荡位准。二极管为使用Shottky二极管1SS 99。    振荡输出为利用加在FET的正电压而调整，此为调整VR1而控制振荡电压。    对于检知Dip点(下沉点)用的振荡电压的变化，是由吸极取出信号而不是由闸极取出的。吸极信号经过lSS99做倍电压检波，再利用2

6、SK55做直流放大，以提高DipMeter的灵敏度。利用可变电容二极管改变振荡频率    对于考毕兹振荡电路的振荡频率的改变，可以同时改变C1与C2。    此可以使用可变电容二极管。例如，使用1SV149，其容量变化比Cmax/Cmin=19.5，但是，由于此为使用于AM调谐器，其使用于100MHz以上时，Q值很低，不可使用。    此一DipMeter为使用FM调谐器用的lSV50。1SV50的特性如图20所示，加在此二极上的逆电压VR为15V0.84V时，其容量变化为8p50pF。1SV50极限最大

7、值参数表峰值逆电压VRM30V逆向电压VR30V最大功率耗散PD250mW储藏温度Tstg-55+125(将逆向电压15V0.84V加在FM调谐器用的可变电容二极管，其容量变化为850pF。实际为使用2个并联，也可以使用代用品1SV166。)         DipMeter的制作    图21所示的为所制作的印刷电路基板的构成。图(a)为零件配置图，图(b)为印刷电路图样。使用2个电压为9V的干电池006P，共计18V做为电源。虽然电源电压为9V时，也可以使考毕兹振荡电路发生振荡。但是，为了增

8、大可变电容二极管的容量变化，必须使用较高的电压。 图21  DipMeter的印刷电路基板(在背面空白处几乎为接地图样。使用5种线圈更换，振荡频率可以达10M180MHz。)     如果线圈采固定方式时，振荡频率的可变范围只可以达25倍。为了增加振荡频率的变化范围，采用线圈为可更换式。因此，在线圈的端子使用RCA插座。图22所示的为各种线圈的数据。 线圈种类频率范围线圈匝数A90M180MHz发卡25mmB53M100MHz线径0.7mm 2.5圈C33M61MHz线径0.7mm 5.5圈D18M34MHz线径0.32mm 10.5圈E10M19MHz

9、线径0.32mm 20.5圈图22 更换式线圈的作法     线圈为采用外径为10mm的Styrol材质线圈筒，于其上面卷绕线圈。对于振荡频率的调整多少要使用cutandtry的方法。振荡频率愈高，圈数愈少，线圈的间隔愈广。    在此使用5个线圈，可以含盖l0M180MHz。如果要得到更低的振荡频率，可以自己再试绕线圈。    为了使用上的方便外壳与旋钮    外壳可以使用无孔穴，附有底板的基座(厚0.8mm，120×80×50)，将印刷电路基板，电流表

10、，SENS用可变电阻器VR1，频率调整用可变电阻VR2，电源开关等装设在里面。    印刷电路基板为采用厚15mm的垫片浮装在外壳底板，频率调整用VR2装设在基板的下方，转轴从外壳表面浮出。2个电池为利用印刷电路基板上的空间，以螺丝固定之。    调整频率用的转盘(Dial)为利用直径85mm的圆板做成。此为使用厚约2mm的硬质塑料板加工而成。其与VR2的转轴连接的情形如图23所示。 图23 频率转盘的制作方法(转盘为利用硬质塑胶片，其刻度为利用计频器或完成的DipMeter做为校正。)    

11、    调整与频率之校正    半固定电阻VR3为调整电流表的感度(灵敏度)，在VR1成为约1/2的状态下，调整VR3，使电流表指示为100。对于频率的校正为刻划频率读值之作业，此为利用计数器(计频器，Counter)或完成品的DipMeter为之。如图24所示，在线圈端子与接地间连接计数器，使DipMeter产生振荡。读取此时的频率，将刻度画在转盘上。    利用完成品的DipMeter做为校正，是将要校正的DipMeter的SENS调整至振荡停止。另外，将完成品的DipMeter做正确振荡。 

12、;   将两者的DipMeter的线圈成为结合状态放置，当两者的频率成为一致，振荡的能量会从完成品的DipMeter被吸收至校正中的DipMeter，因此其指针会摆振。利用此，可以做为频率之校正。    如此所使用的仪器也称之为吸收型频率计。    另外，也可以使用可以直接读取频率的接受机，接收DipMe-ter的信号，而做简单的频率校正。 图24 频率校正的方法(计数器可以使用第8章所制作的制品。也可以使用无线电接收器的计频器。在与测试器连接时，要介入数pF的电容器。)利用可变电容二极管改变振荡频率对于考毕兹振荡

13、电路的振荡频率的改变，可以同时改变C1与C2。    此可以使用可变电容二极管。例如，使用1SV149，其容量变化比Cmax/Cmin=19.5，但是，由于此为使用于AM调谐器，其使用于100MHz以上时，Q值很低，不可使用。    此一DipMeter为使用FM调谐器用的lSV50。1SV50的特性如图20所示，加在此二极上的逆电压VR为15V0.84V时，其容量变化为8p50pF。1SV50极限最大值参数表峰值逆电压VRM30V逆向电压VR30V最大功率耗散PD250mW储藏温度Tstg-55+125(将逆向电压15V0.84V加

14、在FM调谐器用的可变电容二极管，其容量变化为850pF。实际为使用2个并联，也可以使用代用品1SV166。)         DipMeter的制作    图21所示的为所制作的印刷电路基板的构成。图(a)为零件配置图，图(b)为印刷电路图样。使用2个电压为9V的干电池006P，共计18V做为电源。虽然电源电压为9V时，也可以使考毕兹振荡电路发生振荡。但是，为了增大可变电容二极管的容量变化，必须使用较高的电压。 图21  DipMeter的印刷电路基板(在背面空白处几乎为接地图样。使用

15、5种线圈更换，振荡频率可以达10M180MHz。)     如果线圈采固定方式时，振荡频率的可变范围只可以达25倍。为了增加振荡频率的变化范围，采用线圈为可更换式。因此，在线圈的端子使用RCA插座。图22所示的为各种线圈的数据。 线圈种类频率范围线圈匝数A90M180MHz发卡25mmB53M100MHz线径0.7mm 2.5圈C33M61MHz线径0.7mm 5.5圈D18M34MHz线径0.32mm 10.5圈E10M19MHz线径0.32mm 20.5圈图22 更换式线圈的作法     线圈为采用外径为10mm的Styrol材质

16、线圈筒，于其上面卷绕线圈。对于振荡频率的调整多少要使用cutandtry的方法。振荡频率愈高，圈数愈少，线圈的间隔愈广。    在此使用5个线圈，可以含盖l0M180MHz。如果要得到更低的振荡频率，可以自己再试绕线圈。    为了使用上的方便外壳与旋钮    外壳可以使用无孔穴，附有底板的基座(厚0.8mm，120×80×50)，将印刷电路基板，电流表，SENS用可变电阻器VR1，频率调整用可变电阻VR2，电源开关等装设在里面。    印刷电路基板为采用

17、厚15mm的垫片浮装在外壳底板，频率调整用VR2装设在基板的下方，转轴从外壳表面浮出。2个电池为利用印刷电路基板上的空间，以螺丝固定之。    调整频率用的转盘(Dial)为利用直径85mm的圆板做成。此为使用厚约2mm的硬质塑料板加工而成。其与VR2的转轴连接的情形如图23所示。 图23 频率转盘的制作方法(转盘为利用硬质塑胶片，其刻度为利用计频器或完成的DipMeter做为校正。)        调整与频率之校正    半固定电阻VR3为调整电流表的感度(灵敏度

18、)，在VR1成为约1/2的状态下，调整VR3，使电流表指示为100。对于频率的校正为刻划频率读值之作业，此为利用计数器(计频器，Counter)或完成品的DipMeter为之。如图24所示，在线圈端子与接地间连接计数器，使DipMeter产生振荡。读取此时的频率，将刻度画在转盘上。    利用完成品的DipMeter做为校正，是将要校正的DipMeter的SENS调整至振荡停止。另外，将完成品的DipMeter做正确振荡。    将两者的DipMeter的线圈成为结合状态放置，当两者的频率成为一致，振荡的能量会从完成品的DipMete

19、r被吸收至校正中的DipMeter，因此其指针会摆振。利用此，可以做为频率之校正。    如此所使用的仪器也称之为吸收型频率计。    另外，也可以使用可以直接读取频率的接受机，接收DipMe-ter的信号，而做简单的频率校正。 图24 频率校正的方法(计数器可以使用第8章所制作的制品。也可以使用无线电接收器的计频器。在与测试器连接时，要介入数pF的电容器。)备注栏频率稳定度很高的库拉普振荡电路    库拉普振荡电路如图A-(a)所示，为考毕兹电路的变形。图(a)的振荡频率f为由图示的L，C1，C2，Cv值决定的。    在实际的电路中，晶体管的电极间容量也是决定振荡频率的要素。而此一电极间容量也会