news 2026/4/18 7:40:47

一个简单神奇的正弦震荡电路

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张小明

前端开发工程师

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文章封面图
一个简单神奇的正弦震荡电路

简 介:本文分析了一个古老收音机中的特殊FM接收电路,重点研究了其独特的双三极管本振结构。通过LTspice仿真发现,该振荡电路实际频率低于LC谐振频率,主要受杂散电容影响。实验表明,调整LC参数可使振荡频率接近谐振频率,并改善波形。文章还探讨了对偶电路的特性,发现特定型号三极管对振荡起关键作用。最后提出疑问:为何需要双三极管实现传统单管即可完成的LC振荡?该电路结构展现了早期收音机设计的创新思路。

关键词LC振荡电路对偶电路

01FM接收电路


一、电路来源

今天看到 B 站朋友发送的另外一个古老收音机的电路。 天线将外部广播无线电信号通过C1耦合到前级高频放大电路的发射机, 这是利用共基放大电路低输入阻抗的特性, 这样可以与接收天线 50欧姆能够进行匹配, 最大接收天线电磁波信号的功率。 在T1的集电极获得功率放大后的电磁波信号。 下面,不用看就应该想到它应该是一个本振电路, 它提供高频信号与接收天线信号进行混频。 这应该是完成 0 中频混频, 直接解调出音频信号。 经过后面RC滤波并进行射极跟随放大, 最后经过以及直接耦合放大电路,对音频信号进行放大。 最终发送到后级进行功率放大输出。


这个电路中最令人惊讶的是它的本振电路。 恕我孤陋寡闻, 这个结构的震荡电路我还是第一次看到。 下面通过 LTspice 仿真软件对于这个振荡电路进行仿真分析。

二、LTspice仿真

首先,在LTspice中搭建了这个电路。 可以看到这个电路开始震荡。 观察电路中两个节点的电压信号, 他们是同频率的震荡信号。


原以为应该是正弦震荡信号, 谁知这两个信号基本上属于方波信号。 信号震荡频率为 5.1MHz 左右。 这个频率与 LC并联回路的谐振频率不一样, LC并联回路的谐振频率为 13.45MHz。 为什么实际震荡频率比起 LC谐振频率低了这么多呢?

现在分析,之所以实际震荡频率比起 LC谐振频率低了那么多, 主要是两个对应的CB之间的杂散电容也并联在 LC 回路中, 最终使得回路的等效并联电容增加, 降低了实际谐振频率。 现在修改 LC回路的参数, 将其中电容的容量提高1000pF, 这样对应的谐振频率为 503kHz。 由于谐振电容C增加了很多, 所以两个三极管的杂散电容对于 LC 谐振回路影响会减小。 现在仿真结果显示, 振荡电路的频率为 459.8kHz, 这与 LC并联谐振频率已经非常接近了。


如果将 LC并联回路中的电感减小十倍, 电容增加十倍。 这样LC并联回路的谐振频率仍然为 503kHz。 可以看到此时 LC回路电压已经接近于正弦波。 此时对应的震荡频率为 498kHz。 与 LC谐振频率只相差 1% 左右了。 由此,我们了解了这个电路的基本工作特性了。

三、对偶电路

现在搭建刚才振荡电路的对偶电路。 也就是将其中的 PNP 三极管都更换成 NPN三极管。 对应的电压也进行相应的调整。 所以这个电路可以看成原来电路的对偶电路。 这个电路依然震荡的非常完美。 这里需要说明的是, 如果将三极管的信号不设定为具体的某个三极管型号, 比如这里的2N3904, 而只是设定为 NPN 三极管。 这个电路是不震荡的。 具体原因现在不知道。 那么问题来了, 这个电路究竟是如何完成震荡的呢? 它又有什么样的优点和缺点呢?

结 ※


文讨论了一个来自于古老收音机电路中的本振电路。 这个电路与传统常见到的 LC 电路不同, 它使用了两个相同极性的三极管构成 LC 正弦震荡电路。 那么问题来了, 为什么通常只需要一个三极管就可以实现的LC振荡电路, 这里面为什么非得需要两个三极管呢? 关于这个问题不知道大家有什么看法?


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