来自 hg平台 2018-08-13 18:23 的文章

使用电流反馈运放的射频振荡器

    电流反馈放大器是一种众所周知的电路部件,有许多用途。从这种电路的基本框可以看出,其输入级是一个电压输出器--实际是一个对称的发射极跟随器。这样配置的电路可对输出电流进行取样,将其转换成在一个大阻抗两端的电压,然后再用一个大功率、低输出阻抗放大器将该电压放大,送到输出端。这种设计思路就是将放大器的输入级用作基本考毕兹(Colpitts)振荡器的电压输出器。这一电路将电流反馈放大器的非倒相输入端用作电压输出器的输入端,而将电流反馈放大器的倒相输入端用作电压输出器的输出端。利用输出放大器就可实现一种较大功率缓冲输出。电路示出了一种将放大器的输入电压输出器用作其有源元件的基本考毕兹振荡器。   

  这一振荡器电路有两点值得注意:首先,两只背接的二极管连接在谐振器的两端以将振荡信号限制在某一具体电平上,从而保持电压输出器的线性输出;第二,电压输出器的输出端通过电阻器ROSC连接到谐振器抽头上,以改善电压输出器的线性度的同时,并确定反馈的大小。ROSC的阻值为330kΩ时能实现谐振器两端的两只二极管软限幅(VRES=1Vp-p,每只二极管两端的电压为0.5Vp-p)。示出了谐振器顶端的已测电压VRES。RF是电流反馈放大器的反馈电阻器,其阻值为图3所标的值。本设计使用国家半导体公司(其网址)的LM6181电路,RF的阻值为1kΩ。   

  输出电压可以根据下式计算:VRES=1Vp-p,VINV=VRES=1Vp-p。电压缓冲器增益为1:V(ROSC)= VINV-VRES/2。谐振器抽头的电压为VRES/2,因为谐振器的两个电容器的电容值相等。V(ROSC)= VRES-VRES/2=0.5Vp-p。I(ROSC)=V(ROSC)/ROSC。I(RF)=I(ROSC)。负反馈把放大器的倒相输入电流抵销掉。VOUT=V(RF)+VINV=RF×I(RF)+VINV=1000×(0.5/330)=2.51Vp-p。如果需要更大的电压,可在倒相输入端与地之间增加RG--本例为1000Ω。I(RG)=VINV/RG。此时,流过RF的电流是流过ROSC和流过RG的两个电流之和。所以,VOUT=V(RF)+VINV=RF×I(RF)+VINV=1000×(0.5/330+1/100)+1=12.51Vp-p。示出了测得的输出电压波形。   
   LM6181的最大输出电流为100mA,所以它能轻而易举地驱动±63mAp-p电流(±6.3V/100Ω)进入100Ω总负载(50Ω输出终端电阻器和50负载电阻器)。50Ω负载两端的电压为3.15V(峰值)或2.23V(均方根值),这接近于20dBm(100mW)。这样的功率电平可直接驱动高电平二极管双平衡的混频器,或者能驱动较大功率的放大器,同时输出纯净的正弦波形。可以通过修改谐振电路来适应不同的调谐元件。只要将电感器改换成晶体,再将谐振器电容器的电容值改变为合适的值,如2×68pF,就可以将这一电路用作晶体振荡器。为了给非反相输入端提供偏置电流,必须在非反相输入端和地之间接一只大阻值(例如10kΩ)的偏置电阻器。