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如果檢查傳統的哈特利(Hartley)振蕩電路，您就會注意到它的特征：一個抽頭電感器，它決定了振蕩頻率并提供振蕩持續反饋。雖然您能很容易地為額定頻率計算總電感，但求解耦合系數k也許需要實驗性（即“試算”式）優化。本設計實例介紹了一種可供選擇的等效電路，使您能在構建原型之前建立電路模型。 圖1a和圖1b顯示了哈特利振蕩器的等效調諧電路、計算其元件的公式，以及針對18MHz振蕩器的元件值。互感為LM=k√L1×L2。對于等效電路，公式依次是：LA=-LM、LB= L2-LA=L2+LM、LC=L1-LA=L1+LM。等效電路的其余公式是： 和 遺憾的是，真正等效的電路需要負電感 LA。不過，對于諧振頻率 f0 附近的頻率，可以用電容器來代替這個負電感器，CA 取代了 LA（圖 1c）。請注意：等效電路的求解忽略了寄生繞組電阻和電容。 圖 2 描繪了一個利用等效電路的振蕩器兼輸出緩沖器。構建的該電路在性能方面大體與您對初始 Spice 模擬的期望一致。在測試期間，幾個元件的值需要調整，并且 Spice 分析的多次迭代最終產生了最終設計。振蕩器的振蕩回路由 LB、LC、C4 和 C5 組成，外加分壓器 C6、C7 和 C8 提供的電容。這個約為 6 pF 的電容包含 Q1 和 Q2 的輸入電容和一些雜散電容。66 pF 的總振蕩電容接近 67 pF 計算值。連接到調諧電路的各個電容器具有陶瓷電介質構造和 NP0 溫度系數。 電感器 LB 和 LC 由空氣芯線圈組成，其軸相互垂直，以便盡量減小寄生耦合。但是，振動會影響它們的電感，并且在最終設計中，二者都應該由電介質或環形磁芯上的繞組組成，條件是環形磁芯的電感溫度系數對于預定應用是可接受的。參考文獻 1 提供了兩個電感器的基本設計，并且如果調整其線圈匝間隔，就能把振蕩器調整到剛好 18 MHz。對于更嚴格的設計，可以在安裝前測量各個電感器，但寄生效應也許需要重新調整各電感器的值。 由 C6、C7 和 C8 組成的電容式分壓器把適當的信號電平施加到 Q1 和 Q2。由于分壓器把振蕩回路的有效電容只“看作”6 pF，因此如果設計需要一個可調諧振蕩器，則剩余的 60 pF 可形成一個可變電容器。在本例中，如果振蕩器需要一個超過 ±2 MHz 的調諧范圍，則由 Q3 及其關聯元件組成的輸出級將需要改進，以便提供更大帶寬。 電容器 C3 把 Q1 的Gate2自舉到 Q1 的源極，以便提供來自Q1的額外增益，并把其Gate1輸入電容降至約為 2.1 pF 的值之下（參考文獻 2）。8.3mH 電感器 L2 連接到 Q1 的源極，并在 18 MHz 呈現了較高的阻抗，通過 R3 提供一條從 Q1 的源極到地的直流路徑。L2 在 18 MHz 的阻抗包含了約為 940Ω 的感抗，后者與約為 3.5 kΩ 的電阻并聯，這導致了一個具有低電阻損耗的扼流圈。可以用較小的電感器代替 L2，條件是它的電感和電抗接近原始值。可以使用具有標準值的8.2mH扼流圈作為L2，條件是它的電阻損耗符合這些低損耗準則，并且它的固有串聯電阻不超過2Ω，以避免擾亂 Q1 的直流偏置電壓。針對 L1 的扼流圈的電感和諧振不如針對 L2 的那些值關鍵，但在 L1 使用具有低電阻損耗的扼流圈可幫助避免寄生諧振。 源極跟隨器 Q2 驅動輸出級，后者使用 pi 匹配網絡來把 50Ω 輸出負載變換成 Q3 集電極處的 285Ω。以 Q2 的輸出電壓的一半來自舉其Gate2，就能增加源極跟隨器的增益和動態范圍，并降低其輸入電容。電位器 R5 在 50Ω 負載上調整該電路的輸出電平，范圍是大約0.9V p-p 至大約1.5V p-p。電路的頻率在大約 23℃的恒定室溫時保持穩定。另外，即使不向輸出端施加負載，輸出電平控制電路也保持穩定。對于固定頻率振蕩器，輸出電路約等于4的負載電阻損耗在不重新調諧 L3、C16 和 C17 的前提下提供了足夠帶寬。 為了把輸出電平設在一個安全的最高值，應把一個 50Ω 負載連接到輸出端，并把輸出調節到 1.5V p-p。對于從零負載到 50Ω 的所有負載，即使輸出電壓電平隨負載電阻一起增加，加到 Q1 的漏極至源極電壓也會保持在安全水平。為了避免超過 Q1規定的最高 12V 漏極至源極電壓，進入 50Ω 負載的輸出電壓設置不應超過1.5V。請注意：齊納二極管 D1 降低了Q1 的漏極電壓，以提供額外的安全余量。 在以前的設計實例中，一個運算放大器和二極管整流電路通過把一個可變電壓加到 Q1 的 Gate2，控制著振蕩器的增益（參考文獻 3）。在本設計中，一個簡單的無源電路起同樣作用。Q3 集電極信號的一部分驅動著由 D2、D3、C20 和 C21 組成的電壓倍增器。電壓倍增器產生一個負電壓，其中一部分驅動 R18 和 C19 的結點，即控制電壓節點。該控制電壓節點還通過 R17 從可變電阻器 R15 收到正電壓，并且產生的電壓設置輸出信號電平。在啟動時，出現在 Q1 的Gate2只有一個正電壓，并且 Q1 的最大增益很容易啟動振蕩器。當輸出到達穩定狀態時，控制電壓會下降，使振蕩保持在輸出電平控制值決定的信號電平上。 |
