西勒振荡电路,仿真可以,实际调试无法起振

jerry88yang

西勒振荡电路,仿真可以,实际调试无法起振 [复制链接]

 

,向高手学习!

PowerAnts

jerry88yang 发表于 2017-2-25 17:21
实在羞愧，非常感谢您的帮助。对振荡电路精粹，我还没有领悟到，麻烦你加q我105647954:con ...

有问题就在论坛里解决吧. 我的QQ前不久刚清理了800多个ID, 基本上都是21IC网友加过来问问题的, 问过之后基本没再"联系", 久而久之积下很多的僵尸ID, 真正要找人聊天找起来还比较麻烦.
我也就是1996-1999年搞对讲机时, 对振荡器玩的多一点, 而且-40~+70度每5个温度点都有测试数据, 西勒振荡器确实是最稳定的. 但若VCO要快速响应的话, 接入系数小容易拖后腿, 所以一般都搞得比较大, 好在频稳度是由PLL决定, 故而关系倒不是大, 主要就是为了大范围调频率.
我的高频电路知识, 也是自学于谢沅清的<高频电路>, 现在还保留着一本16开笔记本

jerry88yang

西勒电路,仿真可以,西勒电路实,际焊接后,无法起振,可能原因有哪些呢?

maychang

看不到图。
不过，西勒振荡电路确实是不大容易起振的。这种振荡电路的优点是振荡频率受管子因温度变化等而产生的参数变化的影响比较小。但在石英晶体广泛被采用的今天，已经被晶体振荡电路所取代。

jerry88yang

maychang 发表于 2017-2-24 18:00
看不到图。
不过，西勒振荡电路确实是不大容易起振的。这种振荡电路的优点是振荡频率受管子因温度变化等而 ...

您好,图刚刚已经上传了,非常感谢您的指导!

maychang

jerry88yang 发表于 2017-2-24 18:00
西勒电路,仿真可以,西勒电路实,际焊接后,无法起振,可能原因有哪些呢?

这次看到图了。
你这些电感电容的数值，能起振才怪。
回去复习复习LC振荡电路，尤其是复习复习电路分析吧。

jerry88yang

书本中：1、一般采用5V以上电压；2、振荡频率一般都在30MHZ以下；3、一般需要Ic静态电流达到3～4mA；4、C2/C3  = 5~8倍；试验过程中，又有说100MHZ的频率，Ic静态要调整到0.3~0.4mA,所以就出现了以上的参数结果。书本反复看了，总不能搞跟书本一样的电路，实际需求也千差万别。麻烦你给指点。。。

jerry88yang

C5  是测试目标模拟电容，C8 是特意用于缩小  C5测试值的。目标就是加电后，电路振荡，根据频率变化来估算C5的电容值

maychang

jerry88yang 发表于 2017-2-24 19:44
书本中：1、一般采用5V以上电压；2、振荡频率一般都在30MHZ以下；3、一般需要Ic静态电流达到3～4mA；4、C2/ ...

“书本中：1、一般采用5V以上电压；2、振荡频率一般都在30MHZ以下；3、一般需要Ic静态电流达到3～4mA；4、C2/ ...”
这样的书本，学得再好，全背下来，倒背如流，学生顶多是照猫画虎。
真是误人子弟。

maychang

jerry88yang 发表于 2017-2-24 19:44
书本中：1、一般采用5V以上电压；2、振荡频率一般都在30MHZ以下；3、一般需要Ic静态电流达到3～4mA；4、C2/ ...

首先你要明白西勒振荡电路是如何振荡的，从什么电路演变过来的。
西勒电路是由三点电容式振荡电路(考毕子振荡电路)演变出来的。如果不知道三点电容式振荡电路，自己回去复习，务必搞清楚三点电容式如何产生振荡。
如果已经搞清楚三点电容式振荡电路，那么应该知道：图中C2C3就是那两个电容，而C4C5C7C8C9和L1必须等效于一个电感，否则不能产生振荡。看清楚C4C5C7C8C9L1必须等效于一个电感后，再计算一下，你的C4C5C7C8C9L1是否等效于一个电感，如果是，这个电感的电感量多大。

PowerAnts

除了满足相位关系之外, 还要满足足够的增益, 接入系数太小也不会起振, 另外就是回路的Q值(负载大小)

dontium

仿真能起振，那是因为是“仿”的，它不是真的。与你的设置条件有关的。

楼主的第一级应该是振荡，第二级应该是跟随吧。如果这样，
我觉得，第二级直接接在回路两端，它的负载是很重的。


再者，L1为什么不接在第一级的供电部分呢？

PowerAnts

楼主可能不了解各种振荡电路的结构与性能区别, 以及决定这些性能差异的特殊元件. 基本的电容三点式, 由于要兼顾一定的回路阻抗和Q值, 谐振总电容不能太大, 也不能太小。谐振电感与总谐振电容的值并不是乱取的，要看回路阻抗要求及Q值，一般来说，回路阻抗为Q的平方，刚好共基组态的输出阻抗比较大, 一般设计在几千欧, 故Q刚好为容易实现的几十，先以此为据选择谐振电感与总谐振电容的值。在烤鼻子电路中，总谐振电容分成两个串联的电容，就是共基极电路的反馈电容，在频率较高的情况下，其容量可能并不比晶体管的结电容大多少，甚至于出现理论值比晶体管结电容还小的情况，故烤鼻子电路的温度稳定性很差，且频率上限有很大的局限性。后来克拉波在谐振电感上串了一个主谐振电容，其值比理论谐振电容稍大一些，从而可以使晶体管电路上的反馈电容取值可以比结电容大得多，提高了电路的温度稳定性和频率上限。但是克拉波电路有一个问题，只能通过调电感和主谐振电容进行频率调节，调电感不方便，调主谐振电容则会引起接入系数变化， 引起电感两端电压变化（我过去在VCO上测到幅度比电源电压高好几倍），为了方便调频率且不改变接入系数，在主谐振电容分成两部份，一部份为原来克拉波电路中的主谐振电容，一部份直接并在电感两端，这样一来振荡幅度就比较稳定了。
好了，那么理论谐振电容，即楼主的电路中的C4及（C5C8C9）这两块容量差不多，各取一半为宜，再跟据起振条件选接入系数，得到C2C3的值，如果还不起振，那就得提高工作点。
图中C5C8C9L1在整个网络的固有频率上等效为一个比L1大的电感参与谐振。

PowerAnts

补充, 12楼第二三行的LC取值原则,是烤鼻子电路的, 在克拉波电路上, 由于电感电压反比于接入系数, 故Q值也等比提高, 总谐振阻抗(L两端)则按平方提升, 这也是振荡器更稳定的另一个主要原因.
故, 在维持频率不变的情况下, 不同的接入系数, 最佳的感量与总谐振电容的取值与烤鼻子电路不同. 接入系数越小越稳定. 但要满足起振条件和起振的时间. 一般取最小值的2倍以上为宜, 不宜过份追求稳定, 起振不好再稳定也没用.

PowerAnts

楼主把C4搞的那么大, 整个振荡器空有西勒振荡器的形, 性能却还不如克拉波, 只比烤鼻子电路好一点点. 下面的计算表是参数计算, 振荡频率大约42.5MHz(未考滤Q1Q2结电容影响)

jerry88yang

maychang 发表于 2017-2-24 20:06
首先你要明白西勒振荡电路是如何振荡的，从什么电路演变过来的。
西勒电路是由三点电容式振荡电路(考毕 ...

根据：
ZK=1/(jwC4) + 1/(DN3 + DN2 +DN1)
DN=1/ZK

1/RL  =
1/R8 + 1/(hf*R6+Rbq2)

ZK1=RL+1/jwC7

DN1=1/ZK1=1/(RL+1/jwC7)

DN2=jwC9 + 1/jwL1

DN3=jw(C8*C5)/(C8+C5)

所以：
ZK=1/jwC4 + 1/(DN3+DN2+DN1)
     =1/jwC4  + 1/(jw(C8*C5)/(C8+C5) + jwC9 + 1/jwL1 + 1/(RL+1/jwC7))
     
当C4和C7比较大时候，该项占虚部模量很小，而忽略该项
所以：
ZK=1/(jw(C8*C5)/(C8+C5) + jwC9 + 1/jwL1 + 1/RL)
     =1/(j(w(C8*C5)/(C8+C5) +wC9 -1/wL1)+ 1/RL  )

所以：
DN=1/ZK = 1/RL   + j(w(C8*C5)/(C8+C5) +wC9 -1/wL1)

当上式虚部小于0时
，则电路程感性，

即w(C8*C5)/(C8+C5) +wC9 -1/wL1<0

另外既然是振荡电路，就需要发生谐振，需要C2C3串联电路
电导虚部jwC2C3/
(C2+C3)   加上  DN虚部和为0

即w(C8*C5)/(C8+C5) +wC9 -1/wL1+wC2*C3/(C2+C3)=0

我所能整理出来的对理论理解，仅此，仅此。。。
下面我应该怎么继续考虑呢？

jerry88yang

PowerAnts 发表于 2017-2-24 20:24
除了满足相位关系之外, 还要满足足够的增益, 接入系数太小也不会起振, 另外就是回路的Q值(负载大小)

实在羞愧，非常感谢您的帮助。对振荡电路精粹，我还没有领悟到，麻烦你加q我105647954

maychang

jerry88yang 发表于 2017-2-25 17:17
根据：
ZK=1/(jwC4) + 1/(DN3 + DN2 +DN1)
DN=1/ZK

1/RL  =
1/R8 + 1/(hf*R6+Rbq2)

ZK1=RL+1/j ...

前面PowerAnts已经讲了不少了。我补充两句。
实际的电感和电容，都不是理想的电感电容，总是有损耗的。振荡电路是否能够起振，要看有源器件(三极管等)是否能够在一个周期之内把LC回路损失的能量补充回来。补充的能量大于损失的能量，就可以起振，而且振幅越来越大(振幅大了一个周期内损失能量也大)，到一个周期内补充的能量恰好等于损失的能量则成为等幅振荡。
理论上，只要LC乘积等于某值，无论L大C小还是L小C大，都可以产生同一频率振荡。但实际上，L和C数值必须在一定范围内，就是因为电感电容数值太大或者太小损耗都变大(与其储存的能量相比较)。理论上0.1uH电感和10nF电容配合，可以产生大约5MHz振荡，实际上不行，就是因为这样的配合在一个周期内损耗能量太大(和存储能量比较)，有源器件无法补充回来。用0.01uH电感和100nF电容就更不行。构成谐振回路的电感和电容，其材质等也需要考虑，尽量使用损耗小的。电容使用空气、云母、高频陶瓷等介质，电感用较粗的导线(长波到中波频率往往使用多股线)，等等都是为了尽量减少元件的损耗。
仿真可以起振，因为仿真中很可能没有把L和C的损耗考虑进去，统统认为是理想元件。

maychang

你的仿真图中使用的三极管是2N2222，实际使用的不知道是什么型号。如果是8050这样的管子，振荡到几十MHz是相当困难的。8050特征频率只有100MHz。

PowerAnts

maychang 发表于 2017-2-25 18:06
前面PowerAnts已经讲了不少了。我补充两句。
实际的电感和电容，都不是理想的电感电容，总是有损耗的 ...

没错! 高频电路受元件寄生参数及布局布线影响很大, 一条10公分长宽0.3mm的走线, 电感量就是0.11uH, 如果楼主在振荡器内侧走线混乱, 可能使反馈电路的端口呈感性, 那相位条件不满足, 同样也就振不起来了