自動電平控制正弦波18MHz穩(wěn)定振蕩器的設(shè)計

?????? 這個最新設(shè)計實例介紹了一種以少量無源器件來設(shè)計簡單的高頻LC振蕩器的方法。但為獲得最佳結(jié)果，穩(wěn)定振蕩器的實際硬件設(shè)計需要更多的器件且更為復雜。圖1顯示一種具有自動電平輸出幅度控制以及能提供具有較低諧波含量正弦波輸出緩沖的18MHz穩(wěn)定振蕩器（參考文獻2）。此外，本設(shè)計實例還用英飛凌科技公司(Infineon Technologies)的廉價BF998型雙柵極 MOSFET 替換了原來的JFET振蕩器，該雙柵極 MOSFET可從 DigiKey 及其它公司購買。

　　該電路的核心包括一個哈特雷(Hartly)振蕩器Q1。為減小負載，用一個10kΩ的電阻器將Q1的源極輸出耦合至源極跟隨器JFET Q2的高輸入阻抗柵極上。然后，Q2驅(qū)動BJT（雙極型晶體管） 射極跟隨器Q3，該跟隨器反過來又驅(qū)動 BJT 放大器Q4。環(huán)形磁芯變壓器T1將Q4的輸出耦合至50Ω負載，以提供2.61Vp-p或12.3 dBm。Spice電路仿真預(yù)計有一個幅度低于基頻35dB的二次諧波。二次諧波幅度超過所有更高次的諧波幅度，且示波器測量顯示出50Ω負載兩端的看上去很干凈的正弦波。

　　為給放大器提供良好的端接并仍可獲得7.3 dBm（1.47 Vp-p），例如，要驅(qū)動一個二級管環(huán)形混頻器，您可以在輸出變壓器T1與負載之間插入一個 50Ω的 5dB墊片。電阻R2用于調(diào)整射頻輸出電平，且為了提高穩(wěn)定性，您還可以用低溫度系數(shù)金屬膜固定電阻器組成的固定電阻分壓器來取代R2。Q4集電極的部分信號通過C7及R9驅(qū)動JFET源極跟隨器Q5的柵極。二極管 D1對信號進行整流，該信號通過濾波后輸入運放IC1的反相輸入端。電阻器R1與低溫度系數(shù)電位器R2將12V電源分路，來給IC1的正向輸入端提供一個直流參考電壓，并設(shè)定輸入信號的電平。濾波后，IC1的直流輸出驅(qū)動Q1的柵極2，以設(shè)定器件的增益進而控制射頻輸出。
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　　可用連接至線圈L1中心抽頭的微調(diào)電容C18來精確調(diào)整振蕩器的頻率。如果頻率穩(wěn)定性的降低程度可以接受，則可以用低成本的陶瓷微調(diào)器來代替C18?；钊臀⒄{(diào)器價格相當昂貴且不如陶瓷微調(diào)器容易得到，但典型陶瓷微調(diào)器所展現(xiàn)出的溫度系數(shù)至少要比活塞型微調(diào)器差一個數(shù)量級。為使振蕩器在18MHz以外頻率下工作，可將 L1的電感與C12、C13、C16、C17及C18增大18/fOSC2倍。其中，fOSC2為新的MHz頻率。調(diào)整Q1源極連接的抽頭，以便將其保持在從電感接地端開始的線圈總數(shù)的大約 20% 處。

　　您可以用一個13pF的電容器來代替由 C12及C13組成的串聯(lián)電容器組，并可用一個2.5pF的電容器來代替C14與C15。如果您想要重新設(shè)計電路以獲得不同輸出頻率，則可調(diào)整C14與C15或其單個電容器替換的電容值，以得到足夠的電容量來確保在所有預(yù)期工作條件下能可靠地啟動。但還應(yīng)注意，使用兩個電容器C16和C17與使用溫度穩(wěn)定（NP0 特性）的陶瓷介質(zhì)電容器C12至C17一樣，有助于減少啟動漂移。緩沖放大器Q2至Q4需要進行改動，以便在大約 25 MHz以上的頻率工作。

　　經(jīng)過良好調(diào)整的外部直流電源（圖中未繪出）可為電路提供 12V、-12V及8V 電壓。為維持高度穩(wěn)定并保持 Q1的 12V 最大漏－源電壓指標，振蕩器只能使用8V電源。在22℃恒定環(huán)境溫度下并使用規(guī)定元件，在經(jīng)過最初10分鐘預(yù)熱后，振蕩器頻率在1小時內(nèi)的平均漂移速率為每分鐘-2~-3 Hz。