哈特莱型LC振荡电路的设计及制作

2011-02-04

在高频率电路中，常使用到由L与C所构成的振荡电路。在此，说明LC振荡器的工作原理。首先介绍的是称呼为哈特莱(Hartley)型的振荡电路。其振荡频率为10M~20MHz。

LC振荡器的概要图2所示的为此次所制作的振荡器的方块图。Tr1为振荡用的晶体管，Tr2为缓冲器。缓冲电路主要是介于振荡电路与负载之间，使振荡电路的工作原理不受负载的影响。图3所示的为所制作的振荡器电路图。为了使振荡频率为可变，使用可变电容二极管(varicap)。缓冲器为一种高输入，低输出阻抗的射随（Emitter Follower)放大器。

哈特莱振荡电路的原理图4所示的为哈特莱振荡电路的原理图。此为由晶体管所构成的放大电路，以及由LC所构成的反馈电路所组成的。哈特莱振荡电路如图所示，将线圈分割为L1与L2，以满足振荡条件。

图4中的L1与L2间的相互电感为M时，其合成的电感量L成为L= L1+ L2+2M。如此，其振荡频率f是由振荡频率决定的。此处，要满足振荡条件，反馈信号的相位必须与信号的相位为一致。假设合成电感量L所发生的电压为e，中间的接点E的左方线圈为L1，右方线圈为L2。此时，L1与L2所发生的电压虽然为同一方向，但是，如果以E点为基准，考虑到L1与L2的电压时，L1所发生的电压相对于所发生的电压e成为逆相。因此，以接点E为基准，电压Vbe与Vce为逆相，也即是相位相差180°。而Vbe为晶体管放大器的输入信号，与输出信号Vce相位差l80°。结果，相位差合计为360°，使反馈信号成为同相，达到产生振荡的条件。

振荡频率的决定由于设计的振荡频率为10M~20MHz，振荡用线圈L为使用图5所示的HAM Band线圈(FCZ研究所)中的一种。

取自FCZ研究所业余无线波带所使用的线圈10S型之数据电感量可以由计算求出。也可以更换为0.7S(7mm四方)型在此为使用FCZ21-10S。此一线圈端子①～③间的电感量L为1.45 μH 。并联所连接的静电容量为使用A M电子调谐所使用的可变电容二极管(varicap)1SVl49，其静电容量值会随着所加入的电压大小而变化。在此，也可以使用相同特性的lSV100。可变电容二极管lSV149的特性如图6所示。由电压一电容量特性(VR对C特性)，可以知道加入逆电压1~9V其电容量变化为500pF~20pF。因此，在LC振荡电路中，如图7所示，将可变电容二极管与680pF的电容Cs串联，当加在可变电容二极上的逆向电压VR为2 V时，其电容量为300pF，合成电容量成为280pF，所以谐振频率fmin成为