Betrieb eines abgestimmten Kollektor-Rückkopplungsoszillators

Ich versuche, den folgenden abgestimmten Kollektor-Rückkopplungsoszillator zu verstehen, der hier mit LTSpice extrahiert wurde. Ich verstehe, dass L1 und C1 die Resonanz bei der Oszillationsfrequenz erzeugen und L2 das Feedback liefert.

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Die Spannung am Ausgang (V(C3)) ist jedoch nicht wie erwartet sinusförmig. Bitte beziehen Sie sich auf die folgende Wellenform.

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Wenn ich es richtig verstehe, geht der Transistor in die Sättigung (edit: wegen hoher Verstärkung). Wenn die Kondensatoren C2 und C4 entfernt werden (wie im Kommentar vorgeschlagen), wird der Ausgang nahezu sinusförmig (siehe Folgendes).Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Ich bin mir nicht sicher, warum sich die Schaltung so verhält, und was brauchen C2 und C4?

Befreien Sie sich von C4 und sehen Sie, was passiert - ich denke, Sie haben zu viel Schaltungsverstärkung.
@Andy, die Frage wird geändert, indem Ergebnisse hinzugefügt werden, wenn C4 entfernt wird
Es sieht so aus, als hättest du immer noch zu viel Gewinn. Versuchen Sie, L2 schrittweise zu verringern, um eine besser aussehende Sinuswelle zu erhalten. Dann nehmen Sie es noch tiefer, um den Punkt zu finden, an dem es nicht zu schwingen beginnt. Sie müssen nicht bei jedem Schritt Bilder zeigen.
@ Andy, danke, aber das Ändern von L2 hat nicht geholfen. aber das Entfernen von sowohl C1 als auch C4 half, eine Ausgabe nahe der Sinusform zu erhalten. Aber ich bin mir nicht sicher, die Operation hier. Ich habe die Frage entsprechend bearbeitet.
Sie können C1 nicht loswerden, da dies die Tankabstimmung festlegt. Probieren Sie L2 = 0,02 uH aus, dh deutlich kleiner, und nehmen Sie es dann wieder kleiner, aber denken Sie daran, dass es länger dauert, bis es anfängt zu oszillieren, weil die positive Rückkopplung geringer ist. Warten Sie also länger, bis es anfängt zu oszillieren (bis zu 1 ms).
Mit dieser Schaltung erhalten Sie niemals eine perfekte Sinuswelle - sie neigt immer dazu, eine Versorgungsschiene zu beschneiden, um eine Amplitudenstabilisierung bereitzustellen.
Oh, ich habe gerade festgestellt, dass ich beim Bearbeiten einen Fehler gemacht habe. Ich habe C2 und C4 entfernt

Antworten (1)

Der Oszillatortyp, den Sie simulieren, muss sorgfältig überlegt werden, um auch nur annähernd eine anständige Sinusleistung zu erzielen. In seiner einfachen Form werden Sie nie eine große Sinuswellenreinheit erhalten, da die Ausgangswellenform nichts anderes als die Stromschienen zur Steuerung der Amplitude hat. Ja, Sie haben Feedback, um es "singen" zu lassen, aber es gibt kein aktives Steuerelement, das die Amplitude stabil machen UND seinen Ausgang sinusförmig halten kann.

Derzeit "trifft" der Ausgang also auf die Stromschienen (eine oder die andere oder beide) und dies steuert die Ausgangsamplitude durch Begrenzung / Begrenzung.

Ihre vereinfachte Schaltung hat jedoch zu viel positives Feedback für eine "angemessene" Leistung. Schauen Sie, was ich unten getan habe; L2 hat sich auf 0,01 uH reduziert und ich habe 10 Ohm in Reihe mit der Hauptkollektorinduktivität hinzugefügt (für Realismus): -

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Trotzdem "trifft" der Ausgang an die untere Grenze und schneidet ab, weil ... er etwas braucht, das die Ausgangsamplitude stabilisieren kann.

Dies kann mit einem JFET in Reihe mit der Rückkopplung zur Basis erreicht werden. Die Standardmethode besteht darin, den Ausgangspegel gleichzurichten, um ein "Maß" für die Ausgangsamplitude zu erhalten, und dann dieses "Maß" zu verwenden, um den JFET so zu steuern, dass er beginnt, die Verstärkung zu verringern, wenn die Amplitude über einen bestimmten Schwellenwert ansteigt.

Es kann auch mit Dioden gemacht werden und hier ist mein Versuch: -

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Jetzt haben Sie ungefähr 10 Volt von Spitze zu Spitze und eine viel bessere Sinuswellenreinheit: -

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Die verwendeten Dioden waren 1N4148, aber jede Signaldiode mit schneller Wiederherstellung sollte in Ordnung sein.

danke, es hat mit deiner Schaltung funktioniert. Und es gab auch eine schöne Sinuswelle, wenn ich C2 entferne und die Kopplung niedriger mache (auf etwa 0,5). Hier habe ich immer noch nicht die Rolle von C2 bekommen.
C2 wird nicht unbedingt benötigt, wenn die Schaltung mit den Dioden betrieben wird (wie ich es getan habe). Ich würde es jedoch behalten, weil es an der Verbindungsstelle von 47k und 22k eine welligkeitsfreie Spannung liefert. Es macht auch die AC-Impedanz an diesem Knoten nahe Null, so dass es klarer ist, was die Basis-Treiberimpedanz bei der Analyse ist.
Vielen Dank für Ihre wertvollen Beiträge. Ich versuche jetzt, die Funktionsweise des rückkopplungsstabilisierenden Netzwerks zu verstehen. Ich kann sehen, dass die Rückkopplung an Wert verloren hat und eine Phasendifferenz (nahe 90 Grad) durch das Dioden-Widerstands-Netzwerk eingeführt wurde. Wie wird dann die Nullphasenbedingung (für Oszillation) erzeugt? Und welche Rolle spielt R4 hier?
Ich bin mir nicht sicher, wo die Phasenverschiebung relativ ist. Sicher, es müssen 180 Grad hinzugefügt werden, um zu oszillieren, also hat mich das auch verwirrt. R4 ist typisch für eine 100-uH-Spule und wurde dort platziert, weil dort in realen Schaltkreisen ein gewisser Widerstand angebracht werden muss. Die Dioden begrenzen das Signal auf dem Weg zurück zur Basis und stabilisieren daher die zurückgeführte Sinuswelle in eine stark beschnittene Sinuswelle. Aber das ist keine große Sache, denn der Tank stellt eine gute Sinuswellenreinheit wieder her, wie aus dem Spektralergebnis in meiner Antwort hervorgeht. 2. Harmonische um mehr als 30 dB.
Vielen Dank, für die Phase meine ich, dass die Spannung der Basis relativ zu L2- und Vout um etwa 90 Grad phasenverschoben ist, während diese Phasendifferenz für die ursprüngliche Schaltung 180 Grad betrug (ohne Rückkopplungsstabilisierungsnetzwerk). Ich habe Ihre anderen Punkte.
L2- hat aufgrund der 47 nF (C2) kein Signal. Aufgrund der Miller-Kapazität des BJT, die die Basis beeinflusst, und des Signals mit relativ hoher Impedanz aufgrund von R5 und R7 wird es eine nicht ideale Phasenverschiebung an der Basis geben. Das Absenken von R5 und R7 sollte dies verbessern, aber wie bei allen Einzeltransistor-Oszillatoren gibt es Kompromisse bei der Leistung. Versuchen Sie, R5/R7 niedriger zu machen, vielleicht 2k2, und sehen Sie, was passiert. Ich habe die Simulation, die ich gemacht habe, nicht gespeichert.
Das Absenken von R5 und R7 trug dazu bei, die Phasenverschiebung zu reduzieren, die durch das rückkopplungsstabilisierende Netzwerk eingeführt wurde. Danke
Betrieb eines abgestimmten Kollektor-Rückkopplungsoszillators
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