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                                        Peltz振蕩器的雙晶體管架構、擺幅限制分析及實驗驗證

                                        發布時間:2025-11-12 來源:轉載 責任編輯:lily

                                        【導讀】不同于常見的單晶體管振蕩器結構(如Clapp、Colpitts和Hartley),Peltz振蕩器采用獨特的雙晶體管設計。在圖1所示的基本配置中,晶體管Q1構成共基極放大級,其集電極負載由L1和C1組成的LC諧振電路提供。該級的輸出信號被饋送至第二個晶體管Q2的基極,Q2配置為射極跟隨器(共集電極結構)。通過將Q2發射極的輸出信號反饋回Q1的發射極輸入端,形成了維持振蕩所需的正反饋回路。


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                                        圖1


                                        工作原理分析

                                        共基極放大級的電壓增益在LC諧振電路的并聯諧振頻率處達到最大值,此時電路阻抗接近無窮大。雖然射極跟隨器級的增益始終略小于1,但在諧振頻率處,整個環路的凈增益將遠大于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準諧振公式決定:



                                         輸出擺幅限制與改進

                                        該振蕩器的一個顯著特點是LC諧振電路的輸出電壓擺幅受到嚴格限制。當Q2基極電壓正向擺動超過地電位時,Q2的集電結將變為正向偏置,將最大正向擺幅限制在約0.6V(一個二極管壓降)。同樣,當Q1集電極負向擺動足夠大時,也會出現類似的限制。


                                        為了擴展輸出電壓擺幅,可在Q1和Q2的基極引入串聯電阻(如圖2所示)。當諧振回路電壓接近極限值時,流經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。


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                                        圖2


                                        仿真分析要求

                                        構建圖1和圖2所示的Peltz振蕩器仿真電路

                                        計算偏置電阻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

                                        進行瞬態仿真,驗證基礎電路的輸出擺幅限制在約±0.6V

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


                                        實驗材料

                                        ADALM2000主動學習模塊

                                        無焊試驗板及連接線

                                        2N3904 NPN晶體管 ×2

                                        電阻:10kΩ ×1,4.7kΩ ×2

                                        100μH電感 ×1

                                        100pF電容 ×1


                                        實驗電路搭建

                                        按照圖3所示在無焊試驗板上構建Peltz振蕩器電路。特別注意標注的測試點與ADALM2000模塊的連接關系。通電前務必仔細檢查所有連接。


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                                        圖3


                                        測量設置

                                        示波器雙通道均設置為200mV/div

                                        時基:1μs/div

                                        觸發模式:通道1上升沿觸發


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                                        實驗步驟

                                        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監測Q1和Q2發射極的波形特性

                                        記錄測量結果,與仿真數據進行對比分析

                                        如需要,調整電路參數以優化性能


                                        1762918170577445.png


                                        該實驗通過理論分析、仿真驗證和實際測量的完整流程,深入展示了Peltz振蕩器的工作特性和性能優化方法。


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