简单的分立元件振荡器设计中蕴含的巧妙思想

这次推文来探讨一个看似简单的振荡器设计，电容三点式的晶体振荡器，此设计初看极其平淡无奇，其中却内涵巧妙，如下图所示：

此电路可以在很宽的晶体频率范围内振荡，典型工作频率2M--20MHz,废话不说了，我们直接来分析一下：

1.2.2k、33k、两个二极管构成一个“伪”电流源，为晶体管提供基极偏置电流：

在常温下为Ib=(2*0.6v-Vbe)/33k=18uA,

如果这个电流很大而导致2N3904饱和会如何？晶体管饱和了就没有放大倍数了，AF就会远远小于1，就会停止振荡！那么18uA会让晶体管饱和吗？我们来简单估算一下：饱和时的Ic=5v/1k=5mA(假设Vce约等于0),此时对应的三极管电流放大倍数为Ic/Ib=5mA/18uA=278,下图是2N3904数据手册上给出的电流放大倍数,最大不到200，所以三极管不可能饱和；

即使我们考虑集电极零偏，则算出来的饱和电流放大倍数也是244。

可见此电路的1k电阻、33k电阻和2N3904都不是随便选取的，选的不对电路会不振荡的。

1.此电路的巧妙其实是那两个二极管！

三极管的VBE在25°到70°范围内变化时，VBE的变化量为-2.2mV*(70-25)=-99mv

“伪”电流源的伴随电压变化为2*(-2.2mv*(70-25))=-198mv,因此33k电阻上的电压变化为-198mv-(-99mv)=-99mv,温度从25度变化到70度，偏置电流变化了-99mv/33k=3uA,变化量为-18.8%

而晶体管的电流放大系数随温度升高而增大,25到70度大概变化了20%，可见33k电阻使基极电流的减小基本补偿了电流放大系数的增加，从而保证了在环境温度变化时此电路都能正确振荡！

以下是电流放大系数的温度特性，可见温度升高电流放大系数系数是增加的：

此电路的巧妙在于利用简单的两个二极管即给三极管基极提供了工作偏置，同时利用适当的电阻和二极管负温度系数，巧妙地补偿了三极管的电流放大系数的正温漂特性，保证了在宽温范围内电路都不会饱和而正常工作！