低频晶体控制振荡器实验结果,低频晶体控制振荡器

低频晶体控制振荡器是指产生20赫～20千赫正弦波信号的振荡器(有的定义为产生频率在0.1赫兹到10赫兹之间交流讯号的振荡器).这个词通常用在音讯合成中，用来区别其他的音讯振荡器。

RF工程师有时必须寻找能够可靠,快速地检查低频石英晶振单元的仪器.这是一个难以找到的设备,工程师经常需要查阅电子电路手册,以获得执行任务的电路原理图.

遗憾的是,目前可用的技术文献中并没有很多这样的电路,一旦找到它们,它们并不总是按预期工作.发现在10kHz至500kHz的频率范围内完全满意的电路如图1所示.

图1

这是低频正弦波振荡器的示意图,具有低失真,宽带操作和晶振控制.该电路最初是为实验室使用而开发的,采用低成本AF双极晶体管用于振荡器和放大器部分,JFET用于环路-获得控制权.已发现振荡器在10kHz至500kHz频率范围内的操作非常好,而测量的失真保持在0.1％以下.

运作理论

Q1,Q2和相关电路形成一个改进的非稳态多谐振荡器,其中环路增益通过场效应晶体管Q3自动调节到振荡阈值.Q4线性放大Q2的集电极上的信号,并将电路的贴片石英振荡器部分与输出隔离.该级具有宽带工作特性,可为大于或等于20千欧的电阻负载提供干净的2.5伏幅度正弦波.包括Q5的级具有1的电压增益,其唯一目的是将整流器D1的非线性效应与输出隔离.由于温度影响和/或电源变化,晶体管Q4还放大了振荡器波形幅度的微小变化,因此,扰动的放大版本被反馈到整流器D1,从而产生Q3栅极电压的相应变化.此操作会修改FET的漏源电阻,从而将环路增益调整为略高于1的新值,足以在输出中保持恒定的幅度.

实验结果

图2显示了根据贴片晶振谐振频率的电容器C的最佳值.在低于40kHz的频率下,晶体管Q1和Q2需要额外的增益.这是因为低频晶体表现出较大的串联电阻值,影响环路增益(表1比较了低频单元的串联电阻的典型值).根据已经陈述的内容,对于40kHz以下的频率,电阻器R为10kΩ.超过这个值,1kohm就可以了.