E1648壓控振蕩器原理分析

汪杰

摘要：本文將介紹壓控振蕩器原理并以E1648構(gòu)成壓控振蕩器為例，分析壓控振蕩器工作原理。在無(wú)線接收、衛(wèi)星通信中的鎖相環(huán)路、廣播電視接收中都有廣泛應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：壓控振蕩器，電壓頻率變化控制。

壓控振蕩器簡(jiǎn)單的說(shuō)就是振蕩頻率ωo（t）受控制電壓Vc（t）控制的振蕩器。壓控振蕩一般可通過變?nèi)荻?jí)管來(lái)實(shí)現(xiàn)。因?yàn)樽內(nèi)荻?jí)管的電容是承外加偏置電壓的變化而變化，通過偏置電壓去控制變?nèi)荻?jí)管電容的控制達(dá)到對(duì)振蕩器頻率的控制。在鎖相環(huán)路中壓控振蕩器的輸出頻率是受鑒相器輸出的相位（或頻率）誤差電壓控制，當(dāng)壓控振蕩器的頻ωo與輸入信號(hào)的頻率，不同步時(shí)，則鑒相器兩輸入信號(hào)（ui uo）之間的相位差Qe是時(shí)變的，鑒相器輸出是與相位（頻率）相關(guān)的誤差電壓ud（t），該誤差電壓通過低通濾波器濾波，加到壓控振蕩器上，由于相位負(fù)反饋?zhàn)饔?，該控制電壓Vc將向少uo與ui之間的頻率差的方向改變壓控振蕩器的頻率，使壓控振蕩器的頻率ωo與輸入信號(hào)頻率同步。所以壓控振蕩器可看成電壓——頻率變換器。

為了進(jìn)一步說(shuō)明由變?nèi)莨軜?gòu)成的壓控振蕩器，電壓控制頻率的原理，將壓控振蕩器的具體電路畫于下圖1-1（采用了E1648構(gòu)成的壓控振蕩器）。

為了說(shuō)明電壓對(duì)頻率的控制過程，先討論一下變?nèi)荻?jí)管的偏置電壓和振蕩頻率的關(guān)系。

變?nèi)莨艿刃щ娐啡鐖D1-2

圖中Cc—結(jié)電容，隨對(duì)加電壓的變化而變化：Rs—串聯(lián)電阻，包括引線電阻，接觸電阻和體電阻。

Rp—結(jié)電阻，由P—N結(jié)反向電流決定。

Ls—引線電感：Cc—支架電容（管電容）

變?nèi)莨茈娙菖c外加偏置電壓的關(guān)系為：

C=CO/（V+V4）n

其中V4為接觸電阻，硅管為0.5～0.7v；V為外加偏置電壓。

CO—零偏壓時(shí)變?nèi)莨茈娙?。n—變?nèi)葜笖?shù)，空變結(jié)n=0.5

當(dāng)n=0.5時(shí)， 則由變?nèi)莨芎碗姼袠?gòu)成的振蕩回路的頻率為：

這就是振蕩頻率與外加偏置電壓的關(guān)系；從這關(guān)系式中可以看出頻率與偏置電壓的關(guān)系，即當(dāng)偏置電壓越大時(shí)振蕩頻率越大，反之振蕩頻率就越小。這個(gè)偏置電壓就是由鑒相器輸出經(jīng)環(huán)路濾波器變換的與相位或頻率相關(guān)的控制電壓Vc。

下面分析E1648——壓控振蕩器的原理：

E1648壓控振蕩器線路如圖1-3

由圖4-11可看出，振蕩器E1648由研大部分組成：（1）振蕩電路；（2）放大電路；（3）偏置電路。主振電路由T7、T8和T9組成；放大器由第一級(jí)T4、T5組成其基——其發(fā)放大器與第二級(jí)由T3和T2構(gòu)成的差動(dòng)放大器組成。經(jīng)T1射級(jí)跟隨器輸出。

主振電路如圖4-12所示，其振蕩回路外接10、12端引線，由T7和T8構(gòu)成差動(dòng)放大器，它們的射極接在一個(gè)可控恒流源（T9）上，T8的集電極輸出同時(shí)加到T7的基極上，以形成正反饋，而產(chǎn)生振蕩，其振蕩頻率fv取決于槽路中的LC值，即槽路電感L和變?nèi)莨艿碾娙葜担磮D4-9）決定振蕩頻率fv：

只有LC并聯(lián)諧振阻抗最大時(shí)，正反饋?zhàn)顝?qiáng)，此時(shí)最容易起振。差分放大器及時(shí)補(bǔ)充能量，并經(jīng)T6負(fù)反饋（D1電平移位）加至T9的基極上，而使振蕩幅度能夠穩(wěn)定。

偏置電源：是為了主振電路和傳輸放大器提供必要的偏置電壓。偏置電路由T10、T11、T12、T13和T14五支管子組成，如圖4-11。

傳輸放大器：一是為了使振蕩器得到所需的輸出電平值，另一個(gè)作用是起隔離緩沖的作用，以防止輸出信號(hào)反射回來(lái)干擾主振電路。這就相當(dāng)于提高了E1648的短期穩(wěn)定度。這級(jí)共基極——其發(fā)射極放大器，還使T5管的“密勒電容”CM大大減小，

即：CM=C5/（1+U5）

式中Cc5—T5管內(nèi)反饋電容，Vu5—T5管電壓放大倍數(shù)。

又因?yàn)門4管近似共基極應(yīng)用，輸入阻抗很低，使得Uu5很小，所以只有內(nèi)反饋電容和其它雜散電容一起并在外回路上，大約有6PF左右，這樣就為加大外接電容提供了可能性，進(jìn)一步提高了振蕩的穩(wěn)定性，減少了因電路工作狀態(tài)的變化所帶來(lái)的影響，從而降低了壓控振湯器自身引起的相位噪聲。

第二級(jí)是差動(dòng)放大器，為了使壓控振蕩器輸出電平與ECLⅢ系列的標(biāo)準(zhǔn)電平值相容，采用了ECL電路標(biāo)準(zhǔn)門的輸出形式即射極跟隨器。經(jīng)對(duì)電路的分析可看出該電路產(chǎn)生振蕩的機(jī)理是由主振電路即T7、T8及T9組成的正反饋回路產(chǎn)生，而其振蕩頻率則是由E12040的槽路電感和電容（此處為兩支變?nèi)荻O管的電容）值決定。槽路中的電容用兩支變?nèi)荻?jí)管串聯(lián)獲得，這種方法能改善振蕩頻率和偏置電壓之間的非線性關(guān)系。

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