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(多图) 采用射极衰减差分对实现振荡电路的软限幅器

Herminio Martínez 、 Encarna Garcia?? Technical University of Catalonia?? Barcelona?? Spain?? 2007年01月10日 ?? 收藏0

  大多数振荡电路都带有一个非线性的波幅控制,它将振荡保持在所要求的波幅内,使之有最小的输出失真。一种方案是采用输出正弦波的振幅来控制一个电路元件的阻值,如一只工作在三极管特性区的 JFET的阻值。另一种控制方法是采用一个限幅电路,使振荡幅度达到限幅器的阈值。当使用限幅器时,输出波幅保持恒定。为了尽量减小非线性失真和输出削波,限幅器应表现出一种“软”的特性。

一个使用射极耦合限幅器的相移 RC 振荡电路


  图1中的电路基于一种利用软限幅或饱和特性的波形整形器,它包括一个简单的 RC(电阻-电容)梯形相移振荡器和一个波幅控制限幅电路。R1、R2和R3的阻值均为10 kΩ,C1、C2和C3的容值都为 1nF。下式定义了输出电压VOUT的频率fO

输出电压VOUT的频率

VOUT与VIN关系曲线


  图1中的反相放大器由晶体管 Q1和Q2组成,这是一个表现出非线性传输特性的差分对,加上一个基于运算放大器IC1的IVC(电流/电压变换器)。为使电路起振,反相放大器增益值必须大于29。选择适当的偏置电流值IEE,晶体管对的射极衰减电阻RE1、RE2和RE3可产生放大器的非线性传输特性,即VOUT与VIN关系曲线(图2)。

图3为采用图1中元件值时振荡器的输出电压

图4显示正弦输出的波谱纯净度


  小的输入电压可产生一个近似线性的

放大器传输特性。但是,大的输入电压值会使Q1和Q2进入它们的非线性区,从而降低放大器增益,并在传输特性中产生一个平缓的折曲。由Q3和Q4构成的电流镜(current mirror)将整形电路的输出转换为一个单端电流,并由运算放大器IC1转换为一个输出电压。在原型电路中,校准调整器RE3的值大约为33 kΩ。图3为采用图1中元件值时振荡器的输出电压,图4显示正弦输出的波谱纯净度。


  非线性放大器的波形整形动作与频率无关,这样该电路便于应用于可变频率的振荡器。注意IC1的增益带宽乘积限制了电路的性能。如要与非反相放大器一起使用电路的限幅器部分,例如一个Wien桥振荡器,可将信号输入电压加在Q2基极,并将Q1基极接地。


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射极衰减差分? 振荡电路? 软限幅器?

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