【導(dǎo)讀】不同于常見(jiàn)的單晶體管振蕩器結(jié)構(gòu)（如Clapp、Colpitts和Hartley），Peltz振蕩器采用獨(dú)特的雙晶體管設(shè)計(jì)。在圖1所示的基本配置中，晶體管Q1構(gòu)成共基極放大級(jí)，其集電極負(fù)載由L1和C1組成的LC諧振電路提供。該級(jí)的輸出信號(hào)被饋送至第二個(gè)晶體管Q2的基極，Q2配置為射極跟隨器（共集電極結(jié)構(gòu)）。通過(guò)將Q2發(fā)射極的輸出信號(hào)反饋回Q1的發(fā)射極輸入端，形成了維持振蕩所需的正反饋回路。

圖1

工作原理分析

共基極放大級(jí)的電壓增益在LC諧振電路的并聯(lián)諧振頻率處達(dá)到最大值，此時(shí)電路阻抗接近無(wú)窮大。雖然射極跟隨器級(jí)的增益始終略小于1，但在諧振頻率處，整個(gè)環(huán)路的凈增益將遠(yuǎn)大于1，從而確保振蕩的建立和維持。

LC諧振電路的諧振頻率由標(biāo)準(zhǔn)諧振公式?jīng)Q定：

 輸出擺幅限制與改進(jìn)

該振蕩器的一個(gè)顯著特點(diǎn)是LC諧振電路的輸出電壓擺幅受到嚴(yán)格限制。當(dāng)Q2基極電壓正向擺動(dòng)超過(guò)地電位時(shí)，Q2的集電結(jié)將變?yōu)檎蚱?，將最大正向擺幅限制在約0.6V（一個(gè)二極管壓降）。同樣，當(dāng)Q1集電極負(fù)向擺動(dòng)足夠大時(shí)，也會(huì)出現(xiàn)類似的限制。

為了擴(kuò)展輸出電壓擺幅，可在Q1和Q2的基極引入串聯(lián)電阻（如圖2所示）。當(dāng)諧振回路電壓接近極限值時(shí)，流經(jīng)這些電阻的額外電流將降低晶體管的基極電壓，從而有效提高可用輸出擺幅。

圖2

仿真分析要求

構(gòu)建圖1和圖2所示的Peltz振蕩器仿真電路

計(jì)算偏置電阻R1，確保在-5V電源下，Q1和Q2的集電極電流均大于200μA

選擇L1和C1值，使諧振頻率不低于1MHz

進(jìn)行瞬態(tài)仿真，驗(yàn)證基礎(chǔ)電路的輸出擺幅限制在約±0.6V

優(yōu)化R2和R3阻值（R2 = R3），將輸出擺幅提升至至少±1.25V

實(shí)驗(yàn)材料

ADALM2000主動(dòng)學(xué)習(xí)模塊

無(wú)焊試驗(yàn)板及連接線

2N3904 NPN晶體管 ×2

電阻：10kΩ ×1，4.7kΩ ×2

100μH電感 ×1

100pF電容 ×1

實(shí)驗(yàn)電路搭建

按照?qǐng)D3所示在無(wú)焊試驗(yàn)板上構(gòu)建Peltz振蕩器電路。特別注意標(biāo)注的測(cè)試點(diǎn)與ADALM2000模塊的連接關(guān)系。通電前務(wù)必仔細(xì)檢查所有連接。

圖3

測(cè)量設(shè)置

示波器雙通道均設(shè)置為200mV/div

時(shí)基：1μs/div

觸發(fā)模式：通道1上升沿觸發(fā)

實(shí)驗(yàn)步驟

接通-5V電源，在示波器通道1觀察LC諧振電路輸出波形

使用通道2監(jiān)測(cè)Q1和Q2發(fā)射極的波形特性

記錄測(cè)量結(jié)果，與仿真數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析

如需要，調(diào)整電路參數(shù)以優(yōu)化性能

該實(shí)驗(yàn)通過(guò)理論分析、仿真驗(yàn)證和實(shí)際測(cè)量的完整流程，深入展示了Peltz振蕩器的工作特性和性能優(yōu)化方法。