如何制作皮尔斯振荡器、哈特利振荡器电路

在这篇文章中，我们学习如何建立简单的振荡器电路，如皮尔斯振荡器和哈特利振荡器使用一个单一的CMOS门。这两个振荡器都是振荡器的类型，利用最少的组件，但能够产生非常稳定和可靠的频率输出。

皮尔斯振荡器

基于晶体振荡器的设计，使用单CMOS门，可以很容易地构建一个击穿振荡器电路，如下图所示。

将单CMOS逆变器通过R1进行偏置，形成线性放大器。通过微调电容TCI，可以看到一个晶体连接在pierce电路的输入端和输出端。

该电路被设计成在晶体的串联谐振频率下工作。不用说，在电路的输出和输入之间没有使用正反馈。这是因为，CMOS放大器的输入和输出工作在反相模式。

对于串联谐振，它可能看起来就像晶体供给负反馈放大器。然而，这在现实中可能不是真的，因为C1和C2创造了一个电容中心水龙头周围的晶体，在中心水龙头可以看到接地。

结果晶体的行为就像变压器工作在串联谐振模式，使用它的一对连接工作在反相。因此，我们可以发现180度的相移，通过两个放大器和晶体，也有一个正反馈。

TC1是用来调整电路的振荡频率以匹配晶体的标称频率，但无论如何，如果不需要，这个特定的功能可以省略。TC1现在可以被移除，水晶可以直接连接R1。

在这个pierce电路设计中，可以看到电容C1和C2的值都是470 pF。有了这些值，电路必须在广泛的频率范围内无任何问题地振荡。如果频率只有几个MHz，那么你可能想要降低C1和C2的值，这样你就可以正确地维持振荡。或者，当频率低于几个100khz时，你可以选择C1和C2值稍大一点。

和CMOS门在图中表示，也可以使用缓冲CMOS门，如从IC 4050。

使用一个场效应晶体管

皮尔斯晶体振荡器电路的一个好处是，它不需要任何调谐调整。下图演示了如何使用单个2N3823(或2n3821,2n3822)场效应晶体管构建皮尔斯振荡器电路。

在这种设置中，石英晶体(XTAL)被驱动在场效应晶体管的漏极/输出级和栅/输入级之间。2.5 mh RF扼流圈(RFC1)通常不调整电路，但它只是帮助保持RF能量远离直流电源。开关S1接通时，电路开始振荡。

电容输出耦合是由电容C1提供的，它确保外部负载阻抗足够高，从而不会使电路过载并破坏振荡。在皮尔斯振荡器电路振荡的时间晶体频率，它消耗约2.3 ma电流从12v直流电源。

此时，在没有任何负载的情况下，RF输出信号幅值为6.2v RMS(在所示电路中，这是在7 MHz频率下实现的)。

皮尔斯电路被设计成在晶体的基频振荡。因此，当存在谐波晶体时，晶体的主频率会发生振荡，而不一定是在规定的(谐波)频率内。此外，皮尔斯振荡器需要一个非常活跃的晶体。

哈特利振荡器

哈特利振荡器是一种频率发生器电路，其振荡频率依赖于一个包含电容和电感的调谐电路，这意味着，它只是LC振荡器的一种类型。

一个单一的CMOS逆变器也可以用来建立流行的哈特利型振荡器。这种类型的哈特利振荡器电路比普通的LC振荡器更有优势，因为这里只需要一个线圈线圈。即便如此，线圈需要是一个中心抽头绕组。CMOS Hartley振荡器电路图如下图所示。

ahrtley振荡器的工作原理与pierce振荡器非常相似，只是使用了中心抽头的LC台代替了电容式中心抽头晶体。

电感L提供了CMOS逆变器的输入和输出之间的直流路径，这确保电路可以工作而不需要一个偏置电阻。

该电路可以工作在几个100 kHz的频率范围，但低于10 MHz的最大值。这些频率将取决于L和C的值，它们必须适当地选择以匹配指定的工作频率范围。

你可以使电容器C变量，如果你想要哈特利电路工作像一个变频振荡器。记住，线圈L上的指示抽点不需要正好在绕组的中间，这意味着，例如，电路可能运行没有任何问题，即使使用中频变压器的初级使用L。

线圈L可以用不同的铁氧体磁芯翻转次数进行实验，并在频率计上测试结果。

在hartley图中已经使用了AND CMOS门，您也可以同样使用缓冲CMOS门，例如从IC 4050。

使用单个晶体管

一种振荡器单晶体管电路，用变压器调谐，产生正弦波AF，如下图所示。这实际上是一个哈特利式振荡器电路，调谐和反馈功能是通过变压器的一个中心抽头绕组实现的;变压器的另一个绕组随后像一个输出耦合线圈一样工作。

要建造这条哈特利线路，你必须先获得小型变压器T1这是一个500到30欧姆的中心抽头变压器。意思是电路绕组有500欧姆，输出侧绕组大约有30欧姆。

L1的中心抽头一次绕组上半部分为基极输入线圈，L1的一次侧下半部分为集电极输出线圈。

电容C3只负责调谐变压器一次侧的振荡。哈特利电路的频率主要由电容C3和总一次绕组的电感确定。

如图所示，如果C3值为0.02 mfd，那么频率将大约在2 kHz左右。为了提高频率，您可以尝试降低C3电容;降低频率只需增加C3电容即可。

为了保证电路的完美振荡，变压器绕组应按照变压器规格中所规定的色点正确极化。

电容C2在调谐电路中没有任何作用，但它的定位是禁止集电极直流电压出现在晶体管的基部。当输出无负载时，电路提供0.8v均方根的幅值。当电路使用6V直流电源时，电流消耗为2毫安