簡單的分立元件振蕩器設計中蘊含的巧妙思想

這次推文來探討一個看似簡單的振蕩器設計，電容三點式的晶體振蕩器，此設計初看極其平淡無奇，其中卻內涵巧妙，如下圖所示：

此電路可以在很寬的晶體頻率范圍內振蕩，典型工作頻率2M--20MHz,廢話不說了，我們直接來分析一下：

1.2.2k、33k、兩個二極管構成一個“偽”電流源，為晶體管提供基極偏置電流：

在常溫下為Ib=(2*0.6v-Vbe)/33k=18uA,

如果這個電流很大而導致2N3904飽和會如何？晶體管飽和了就沒有放大倍數(shù)了，AF就會遠遠小于1，就會停止振蕩！那么18uA會讓晶體管飽和嗎？我們來簡單估算一下：飽和時的Ic=5v/1k=5mA(假設Vce約等于0),此時對應的三極管電流放大倍數(shù)為Ic/Ib=5mA/18uA=278,下圖是2N3904數(shù)據手冊上給出的電流放大倍數(shù),最大不到200，所以三極管不可能飽和；

即使我們考慮集電極零偏，則算出來的飽和電流放大倍數(shù)也是244。

可見此電路的1k電阻、33k電阻和2N3904都不是隨便選取的，選的不對電路會不振蕩的。

1.此電路的巧妙其實是那兩個二極管！

三極管的VBE在25°到70°范圍內變化時，VBE的變化量為-2.2mV*(70-25)=-99mv

“偽”電流源的伴隨電壓變化為2*(-2.2mv*(70-25))=-198mv,因此33k電阻上的電壓變化為-198mv-(-99mv)=-99mv,溫度從25度變化到70度，偏置電流變化了-99mv/33k=3uA,變化量為-18.8%

而晶體管的電流放大系數(shù)隨溫度升高而增大,25到70度大概變化了20%，可見33k電阻使基極電流的減小基本補償了電流放大系數(shù)的增加，從而保證了在環(huán)境溫度變化時此電路都能正確振蕩！

以下是電流放大系數(shù)的溫度特性，可見溫度升高電流放大系數(shù)系數(shù)是增加的：

此電路的巧妙在于利用簡單的兩個二極管即給三極管基極提供了工作偏置，同時利用適當?shù)碾娮韬投O管負溫度系數(shù)，巧妙地補償了三極管的電流放大系數(shù)的正溫漂特性，保證了在寬溫范圍內電路都不會飽和而正常工作！