电容三点式正弦震荡电路波形问题

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电容三点式正弦震荡电路波形问题 [复制链接]

 

上图是电容三点式正弦震荡电路，调试过程中，R32/R2/R33/R5为电位器，C5的实际值为0.01uF，调试出来的正弦波形如下图所示

从频谱上看这个正弦波不是很纯净，里面包含较多谐波分量，另外一个是从图上看，正弦波的下降沿在过零处波形有点失真

这个失真是什么导致的，静态工作点还是交流回路阻抗的问题，现在想要减小谐波分量，得到一个较为纯净的正弦波，

是调整参数，还是改进电路，请大家帮忙看看

maychang

想要让振荡电路输出比较纯净的正弦波，是比较困难的。

由正弦波振荡电路起振条件可知：起振时环路增益必须大于1。考虑到电路中各种参数尤其是分布参数的变化，以及环境的变化，还有振荡从开始到稳定所需要的时间，环路增益必须大于1相当多才行。这就无可避免地必然造成非线性，使输出的正弦波失真。

为使输出的正弦波失真尽量小，就必须引入限幅电路。LC振荡电路(包括石英晶体振荡电路)往往靠电源电压来限幅(管子工作于接近开关的状态)，输出的正弦程度全靠谐振回路的高Q值来保证。

maychang

楼主的电路，没有限幅电路，就是靠电源电压来限幅，正弦程度靠高Q值来保证，所以会有轻微的失真。

如果要想靠“调整参数”来减小失真，那就要让环路增益尽量接近于1(但仍大于1)。这样起振时间会变长，而且电路元件参数变化或者负载变化或者环境变化(例如温度变化)时可能环路增益变成小于1而停振。

maychang

“改进电路”可以保证元件参数变化或者环境变化时不停振，但电路比较复杂。具体电路，可以参照教材中文氏电桥振荡电路中的限幅电路。

maychang

楼主不妨用示波器看看三极管发射极上(R33上端)的波形。那一点的波形必定比TP1.0处失真更大。该点波形是三极管中发射极的电流。

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maychang 发表于 2019-9-17 11:24 楼主不妨用示波器看看三极管发射极上(R33上端)的波形。那一点的波形必定比TP1.0处失真更大。该点波形是三极 ...

红色线为三极管设发射极波形，的确失真严重

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maychang 发表于 2019-9-17 11:20 “改进电路”可以保证元件参数变化或者环境变化时不停振，但电路比较复杂。具体电路，可以参照教 ...

这个信号出来之后，能否经过过一个带通滤波电路，但是由于是单电源供电，所以我能否将带通滤波器的地改为一个直流偏置，让地抬起来，从而不至于将信号里面的直流分量减小

maychang

S3S4S5S6 发表于 2019-9-17 14:50 这个信号出来之后，能否经过过一个带通滤波电路，但是由于是单电源供电，所以我能否将带通滤波器的地改为 ...

“这个信号出来之后，能否经过过一个带通滤波电路”

带通滤波，目的是减少高次谐波，保留8MHz的基波。不过，低通滤波就可以实现这个目的，因为高次谐波频率最低的也是16MHz，只要把16MHz及以上频率滤除就够了。

maychang

S3S4S5S6 发表于 2019-9-17 14:50 这个信号出来之后，能否经过过一个带通滤波电路，但是由于是单电源供电，所以我能否将带通滤波器的地改为 ...

“但是由于是单电源供电，所以我能否将带通滤波器的地改为一个直流偏置，让地抬起来，从而不至于将信号里面的直流分量减小”

正是应该如此。

maychang

S3S4S5S6 发表于 2019-9-17 14:50 这个信号出来之后，能否经过过一个带通滤波电路，但是由于是单电源供电，所以我能否将带通滤波器的地改为 ...

不知道楼主为什么要很低的失真。石英晶体振荡器通常要求的是一个准确稳定的频率，对失真并无很高的要求。增加一个滤波电路，肯定需要增加成本。是否有必要降低失真程度，需要考虑使用这个信号的设备对失真的要求。

S3S4S5S6

maychang 发表于 2019-9-17 15:26 不知道楼主为什么要很低的失真。石英晶体振荡器通常要求的是一个准确稳定的频率，对失真并无很高的要求。 ...

降低谐波主要是为了减小辐射发射，应为这个信号最终是要加载到一个探针上面，如果谐波分量丰富且太大那么在计量所进行测试的时候辐射发射就会超标，之前我也有帖子问到过用文氏电桥产生正弦波，就是为了从源头上解决这个辐射发射问题

maychang

S3S4S5S6 发表于 2019-9-17 15:33 降低谐波主要是为了减小辐射发射，应为这个信号最终是要加载到一个探针上面，如果谐波分量丰富且太大那么 ...

如果此正弦信号必须经过滤波，显然滤波之后还要经过放大才能够加到你的探针上。滤波之后的放大电路也会产生失真的，而且在8MHz频率上，失真比较难于处理(不容易加负反馈)。

好像不如把滤波电路放在放大电路之后。8MHz的频率，放大器往往是窄带放大，自己就带有滤波的功能。

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maychang 发表于 2019-9-17 11:24 楼主不妨用示波器看看三极管发射极上(R33上端)的波形。那一点的波形必定比TP1.0处失真更大。该点波形是三极 ...

同样如首贴中所示电路，测量基极与发射极的电压波形，如下图所示

想知道这种失真是怎么产生的

maychang

S3S4S5S6 发表于 2021-1-8 16:54 同样如首贴中所示电路，测量基极与发射极的电压波形，如下图所示 想知道这种失真是怎么产生的

『想知道这种失真是怎么产生的』

猜测是由于发射结的电压-电流非线性以及集电极电流导通角度远小于360度(呈脉冲形式)所产生的。

gmchen

maychang 发表于 2019-9-17 16:11 如果此正弦信号必须经过滤波，显然滤波之后还要经过放大才能够加到你的探针上。滤波之后的放大电路也会产 ...

直接用LC谐振放大电路，一举两得。

 

maychang

gmchen 发表于 2021-1-9 14:04 直接用LC谐振放大电路，一举两得。  

『直接用LC谐振放大电路，一举两得。』

是。就是这个意思。

maychang

gmchen 发表于 2021-1-9 14:04 直接用LC谐振放大电路，一举两得。  

不过，LC谐振放大电路的增益，容易受温度等环境因素影响，不容易稳定。

用RC构成的高Q值带通滤波放大电路，因频率较高，也不大容易做。

gmchen

maychang 发表于 2021-1-9 14:14 不过，LC谐振放大电路的增益，容易受温度等环境因素影响，不容易稳定。 用RC构成的高Q值带通滤波放大 ...

可以加上AGC

maychang

gmchen 发表于 2021-1-10 10:35 可以加上AGC

『可以加上AGC』

很对。加上AGC可以解决这些增益变化问题。不过电路就更复杂了。

maychang

gmchen 发表于 2021-1-10 10:35 可以加上AGC

『可以加上AGC』

楼主的石英晶体振荡电路是否可以采用如热敏电阻之类非线性限幅电路而不是靠电源电压限幅？

另外，AGC直接加到楼主的石英晶体振荡电路上是否可行？