基于振荡器的第二代双输出电流控制传输器的设计

Abhirup Lahiri 发表于 2020-09-21 10:43:55 收藏 已收藏
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基于振荡器的第二代双输出电流控制传输器的设计

Abhirup Lahiri 发表于 2020-09-21 10:43:55

第二代电流传输器具有信号带宽高、线性,动态范围大、电路简单以及低功耗的特性。因此,设计者在这些设备中采用几种电流模式,以便实现多种功能。以前的一个设计实例介绍了一种创建振荡器的第二代双输出电流控制传输器(参考文献1)。遗憾的是,这些电路不像集成电路那样广泛可用,但是可以用分离元件构建它们。图1说明了此类电路的一个有源构建模块,在下列方程中有所体现:IY=0,VX=VY+IXRX,IZ+=IX和IZ-=-IX。可以将终端X的寄生电阻表示为RX=VT/2IB,其中VT是热电压,IB是可调传输器的偏置电流。图2所示为该电路的双极实现。

基于振荡器的第二代双输出电流控制传输器的设计

对振荡频率的控制既可以通过电流实现也可以通过电压实现,在这个意义上,该电路提供额外的自由度。以前的设计实例中的电路有几种好处,这种新电路不仅继承了这些好处,还提供一种额外功能,即,振荡频率的电压可控制。此外,可以采用传输器的偏置电流控制振荡条件。

图3所示为推荐的正弦振荡电路。可以获得如下的电路特性方程:S2C1C2RX1RX2+SC2RX2-SC2RX1+K=0,其中K 为倍压器。为满足巴克豪森(Barkhausen)标准,即回路增益为1或更大,以及返回到输入的反馈信号移相360。,要求的振荡条件为 RX1=RX2,振荡频率为

f =1/2p√k/(C1C2RX1RX2)。

显然,可以使用增益缓冲器改变振荡频率,这是该电路不同于先前的设计实例的一个方面。在控制倍压器时,既可以使用电流,也可以使用电压。该电路便于通过调节偏置电流IB3或IB4改变倍压器(图4)。针对K的电压控制,完全可以通过使用一个反向运算放大器并采用在该三极管区运行的MOSFET替换电阻来应用另一个电路。这个方法是模拟电压控制电阻。

图2中被测试的电路具有一个PR100N PNP晶体管、一个双极型阵列ALA400的NPN NP100N晶体管以及一个±3V直流电源(参考文献2)。

该电路只需两个电流控制传输器、两个接地电容器以及一个倍压器。它不需要浮动电容器,也不需要额外的电阻,这样,该电路的功率消耗比RC振荡器要低。对于传统的双极跨导运算放大器来说,跨导gm为IB/2VT。将这个数值与IB的等值相比,双极跨导运算放大器的跨导是一个双输出电流控制传输器的四分之一。因此,按平均每个有源器件计算,基于电流控制传输器的电路的功率消耗为基于放大运算器的电路的四分之一。灵敏度研究显示SwCK;RX1;RX2;C1;C2=-1/2。因此,wC 的灵敏度小于1,这是该电路的一个吸引人的特性。切记,创建一个准确的振荡器模型需要非线性的建模方程,而且符合巴克豪森标准也是振荡的一个必要条件。即使满足了巴克豪森标准,振荡电路也可能被锁住,永不振荡。

责任编辑:gt

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