目標

本次實驗旨在研究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。當射極跟隨器（Q2發射極）的輸出連接回Q1發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諧振電路的并聯諧振頻率處達到最大值，此時其阻抗接近無窮大。射極跟隨器的增益總是略小于1。環路周圍的組合增益在諧振時將遠大于1，以維持振蕩。

圖1 eltz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）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。峰值負擺幅也是這種情況，此時Q1的集電極負向擺動至足夠大，以使Q1的集電極基極結正向偏置。當BJT晶體管的集電極基極結正向偏置時，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的基極插入串聯電阻，如圖2所示，在LC諧振回路電壓達到極限時，流經電阻的新增電流會降低Q1和Q2的基極電壓。

圖2 高輸出擺幅

實驗前仿真

構建圖1和圖2所示Peltz振蕩器的仿真原理圖。計算偏置電阻R1的值，使得晶體管Q1和Q2中的集電極電流均大于200 μA。假設電路采用-5 V電源供電。計算C1和L1的值，使得諧振頻率至少為1 MHz。執行瞬態仿真。LC諧振電路的峰峰值輸出擺幅應限制在±1個二極管正向壓降(~±0.6 V)以內。計算并模擬R2 = R3時的阻值，使得輸出擺幅提高到至少±1.25 V。保存這些結果以與實際電路的測量結果進行比較，并記錄在實驗報告中。

材料

●   ADALM2000主動學習模塊

●   無焊試驗板

●   跳線

●   兩個小信號NPN晶體管(2N3904)

●   一個10kΩ電阻

●   兩個4.7kΩ電阻

●   一個100μH電感

●   一個100pF電容

說明

在無焊試驗板上構建圖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。務必反復檢查接線之后，再打開電源。

圖3 Peltz振蕩器電路

硬件設置

將兩個示波器輸入均設置為200 mV/div，并將時基設置為1 μs/div。將觸發信號設置為通道1的上升沿。參見圖4所示的試驗板電路。

圖4 Peltz振蕩器電路試驗板連接

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振蕩器優于Colpitts或Clapp等其他LC振蕩器？

您可以在學子專區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，負責為Linux和無操作系統驅動程序開發嵌入式軟件，同時從事ADI教學項目、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-波雅依大學軟件工程碩士學位，以及克盧日-納波卡技術大學電子與電信工程學士學位。