在電子設(shè)計中，振蕩器常用于信號生成、無線通信、音頻處理等。傳統(tǒng)的正弦振蕩器設(shè)計通常基于運算放大器或復(fù)雜電路。然而，通過巧妙的電路構(gòu)造，僅使用兩個晶體管和幾個無源元件也可以實現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波振蕩器。這種設(shè)計不僅簡化了電路，而且有效降低了成本和功耗，特別適合對容量、性能、價格要求嚴格的應(yīng)用場合。

一、電路設(shè)計和工作原理

1. 多反饋帶通濾波器部分

多反饋帶通濾波器由一個被無源元件包圍的晶體管Q1組成。其主要作用是確定振蕩器的中心頻率。具體來說，濾波器的中心頻率由電阻和電容參數(shù)決定。通過選擇適當(dāng)?shù)碾娮韬碗娙葜担梢栽谝欢l率范圍內(nèi)實現(xiàn)穩(wěn)定的正弦波輸出。該濾波器通常使用運算放大器構(gòu)建，但該設(shè)計使用晶體管Q1來減少元件數(shù)量和電路復(fù)雜性。

2. 反相放大器部分

反相放大器由晶體管Q2組成，為環(huán)路提供信號增益并確保環(huán)路中的總相移為360度。Q2的增益由兩個電阻的比率決定，以防止信號過載。為了維持正弦波形，電路中添加了削波保護元件。當(dāng)信號幅度超過某個閾值時，限制電路會限制輸出電壓以避免失真。

二、振蕩條件和頻率控制

為了使正弦波振蕩器正常工作，必須滿足巴克豪森振蕩條件。總環(huán)路增益必須大于1，總相移必須為360度。本設(shè)計中，濾波器提供180度的相移，反相放大器提供另外180度的相移，以保證環(huán)路的相移要求。同時，通過調(diào)整濾波器的電阻值，可以靈活改變振蕩器的中心頻率，以滿足不同應(yīng)用場景的需求。例如，1 kΩ至6 kΩ的電阻范圍將導(dǎo)致幾百赫茲到幾千赫茲的輸出頻率范圍。

三、實際應(yīng)用和性能

在實際應(yīng)用中，這個簡單的雙晶體管正弦波振蕩器表現(xiàn)出良好的穩(wěn)定性和低失真。實驗數(shù)據(jù)表明，當(dāng)電源電壓從9 V增大到12 V時，振蕩頻率僅發(fā)生很小的變化，輸出波形基本保持穩(wěn)定。由此可見本設(shè)計具有較強的抗干擾能力。此外，由于電路中使用的元件較少，因此消耗的電量也更少。這特別適合用于電池供電的便攜式設(shè)備。

四、設(shè)計優(yōu)勢

與傳統(tǒng)運算放大器振蕩器相比，這種雙晶體管振蕩器的主要優(yōu)勢是簡單、成本低。減少有源元件的使用不僅可以降低整體功耗，還可以簡化電路布局并提高電路可靠性。這種設(shè)計非常適合小型電子設(shè)備和對成本敏感的消費產(chǎn)品。

結(jié)論

僅用兩個晶體管構(gòu)成的正弦振蕩器，通過合理的電路設(shè)計和參數(shù)選擇，可以降低成本和功耗，同時保證穩(wěn)定性。本設(shè)計完美地體現(xiàn)了電子設(shè)計“以簡單控制復(fù)雜”的原則。這一概念為構(gòu)建振蕩器提供了新思路。無論在教學(xué)實驗還是實際應(yīng)用中，該結(jié)構(gòu)都具有很高的實用價值。