學子專區(qū)—ADALM2000活動：脈沖振蕩器

時間：2025-09-19 17:07:30

關鍵字：脈沖振蕩器諧振電路正弦波

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[導讀]正弦波振蕩器會以預設的頻率無限期地產生輸出波形；也就是說，它會持續(xù)不斷地運行。雷達等設備中的許多電子電路要求振蕩器在特定時間內開啟，并在之后的時間保持關閉狀態(tài)，直到需要時再開啟。此類電路被稱為脈沖振蕩器或振鈴振蕩器。它們其實是在特定時間開啟和關閉的正弦波振蕩器。圖1顯示了脈沖振蕩器的電路圖，諧振電路位于發(fā)射極電路中。VGATE上的正輸入會使Q1深度導通，電流流經L1。因此，振蕩無法發(fā)生。負向輸入脈沖（簡稱“門控”）會切斷Q1，諧振電路發(fā)生振蕩或振鈴，直到門控輸入結束或振鈴消失或停止（以先發(fā)生者為準）。

目標

本實驗活動的目標是研究振蕩器的特性。振蕩器可產生脈沖輸出（短周期脈沖）并由輸入方波控制。

背景知識

正弦波振蕩器會以預設的頻率無限期地產生輸出波形；也就是說，它會持續(xù)不斷地運行。雷達等設備中的許多電子電路要求振蕩器在特定時間內開啟，并在之后的時間保持關閉狀態(tài)，直到需要時再開啟。此類電路被稱為脈沖振蕩器或振鈴振蕩器。它們其實是在特定時間開啟和關閉的正弦波振蕩器。圖1顯示了脈沖振蕩器的電路圖，諧振電路位于發(fā)射極電路中。VGATE上的正輸入會使Q1深度導通，電流流經L1。因此，振蕩無法發(fā)生。負向輸入脈沖（簡稱“門控”）會切斷Q1，諧振電路發(fā)生振蕩或振鈴，直到門控輸入結束或振鈴消失或停止（以先發(fā)生者為準）。

圖1.脈沖振蕩器

要了解此電路的工作原理，假設LC諧振電路的Q值足夠高，能夠防止阻尼。當輸入門控脈沖呈負跳變時（T0到T1和T2到T3期間），電路會產生輸出。其余時間（T1到T2）晶體管深度導通，電路無輸出。輸入門控脈沖的寬度用于控制輸出信號的持續(xù)時間。門控脈沖越寬，輸出振蕩或振鈴的時間越長。

LC諧振電路的諧振頻率由公式1得出：

脈沖振蕩器有多種類型，適用于不同的應用場景。圖1所示為發(fā)射極負載式脈沖振蕩器的原理圖。諧振電路也可以放在集電極中，這種情況稱為集電極負載式脈沖振蕩器。發(fā)射極負載式振蕩器和集電極負載式振蕩器的區(qū)別在于輸出信號。發(fā)射極負載式NPN脈沖振蕩器的第一個周期是負周期。集電極負載式脈沖振蕩器的第一個周期是正周期。如果使用PNP，則發(fā)射極負載式振蕩器和集電極負載式振蕩器的第一個周期均會反向。

您可能已經注意到，我們的討論中沒有提到反饋。請記住，正反饋是振蕩器維持振蕩的必要條件。針對脈沖振蕩器，它僅在極短時間內產生振蕩。但請注意，當增加輸入門控脈沖（用于關斷晶體管）的寬度時，由于缺乏反饋，正弦波的幅度在門控周期快要結束時會開始減?。ㄗ枘幔?。如果某個特定應用需要較長的振蕩周期，則振蕩器電路需要使用反饋。在這種情況下，工作原理保持不變，只是反饋網絡會讓振蕩周期維持所需的時間。

材料

ADALM2000主動學習模塊

無焊試驗板

跳線

一個小信號NPN晶體管(2N3904)

一個470 kΩ電阻

一個100 μH電感

一個100 pF電容

一個0.1 μF電容

說明

在無焊試驗板上構建圖2所示的脈沖振蕩器電路。方塊表示連接ADALM2000模塊AWG、示波器通道和電源的位置。確保在反復檢查接線之后，再打開電源。