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一起来简单聊聊考毕兹振荡器

2024-09-29 17:40:29 John Dunn 阅读:
Colpitts振荡器又称考毕兹振荡器,是由美国电机工程师艾德温·考毕兹于1918年发明的一种LC振荡器···

请看下面图1中的图示,我们看到了一个振荡器,具体来说是一个Colpitts振荡器(考毕兹振荡器)。FbCednc

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图1:Colpitts振荡器,其中无源元件排列在右侧,以便于查看。FbCednc

有一个由无源元件和有源增益模块组成的RLC网络。就此模型而言,增益模块的输入阻抗足够高,以至于可以忽略其负载效应,增益模块的输出阻抗为零,其增益值A名义上为1,或者可能略小于1。电阻R1模拟了真实世界中增益模块可能存在的输出阻抗。FbCednc

为了分析该电路,我们取无源元件,将其重新绘制在右侧,然后开始使用节点分析(图2)项G1=1/R1和项S=j/(2*π*F)。FbCednc

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图2:用于图1右侧电路的节点分析。FbCednc

得到了Eo和E1之间的关系(排除E2)后,我们执行几个代数步骤将该关系转化为有用的形式,如图3所示。FbCednc

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图3:代数重排使传递函数变为更有用的形式。FbCednc

注意,最后一个方程的分母是三次多项式。它是一个三阶多项式,因为电路中有三个独立的电抗元件,L1、C1和C2。FbCednc

还请注意,多项式的阶数必须与电路中独立电抗元件的数量相匹配。如果我们得出其他阶数的代数表达式,那么我们肯定在某个地方犯了错误。FbCednc

绘制E1/Eo比率与频率的关系图,我们在图4中看到以下情况。FbCednc

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图4:图3中代数分析得出的E1/Eo与频率的关系图。FbCednc

无源RLC网络的传递函数在1.59MHz频率处出现一个明显的峰值。当我们对该传递函数运行SPICE仿真时,我们发现了相同的结果(图5)。FbCednc

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图5:无源RLC网络的SPICE分析显示E1/Eo与频率的关系,在1.59MHz处具有接近40dB的明确峰值。FbCednc

当我们让增益模块成为一个电压跟随器(如图6所示的JFET源极跟随器)时,我们会看到非常接近该传递函数峰值频率的振荡。FbCednc

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图6:通过引入JFET源极跟随器由图5所示的无源网络构建而成的Colpitts振荡器,该振荡器反映了传递函数峰值的频率。FbCednc

(原文刊登于EDN美国版,参考链接:The Colpitts oscillator,由Ricardo Xie编译)FbCednc

责编:Ricardo
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