考畢茲振蕩電路與Dip Meter(下陷表)的設(shè)計(jì)-制做

1、考畢茲振蕩電路與Dip Meter（下陷表）的設(shè)計(jì)-制3-3 考畢茲振蕩電路與Dip Meter（下陷表）的設(shè)計(jì)-制作        LC振蕩電路除了哈特萊振蕩電路以外，考畢茲(Colpitz)振蕩電路也很普遍。在此針對考畢茲振蕩電路的工作原理原理，以及其主要應(yīng)用之一的Dip Meter的制作提出說明。        Dip Meter主要用來做為頻率測試之用，尤其在高頻率的測試中非常有用。    考畢茲振蕩電路的原

2、理    圖l 6所示的為考畢茲振蕩電路的原理圖。哈特萊振蕩電路是由2個(gè)串聯(lián)的線圈，得到相位差，而考畢茲振蕩是利用2個(gè)串聯(lián)的電容，以得到相位差。(此為使用1個(gè)線圈，2個(gè)電容構(gòu)成的基本電路。常用于VHF頻帶振蕩器上。)     電容器C1與C2為串聯(lián)。在此以其連接點(diǎn)為基準(zhǔn)，檢討其相位，可以知道兩者的電壓相位差為180°。 由于此一連接點(diǎn)為FET的源極，VGS與VDS的相位差也相差180 °。因此，由FET所構(gòu)成的放大器輸入信號與輸出信號的相差為180 °，總共相位差為360 °，也即是，反饋信號與

3、輸入信號成為同相，產(chǎn)生了振蕩的條件。    在此，求出考畢茲振蕩電路的振蕩頻率。振蕩電路是由L，C1，C2的并聯(lián)電路所構(gòu)成的。由于C1與C2為串聯(lián)，其合成電容量C成為C=C1·C2/(C1+C2）所以，振蕩頻率f成為    Dip Meter是什么？用來測試電路振蕩頻率    以下說明利用考畢茲振蕩電路制作出Dip Meter的情形。        Dip Meter為單純的振蕩電路，其主要用途是做為諧振電路的諧振頻率測試或振

4、蕩頻率測試。價(jià)格雖然便宜，但是，校正良好時(shí)，其精確度也不會太差。    圖17所示的為利用Dip Meter測試振蕩頻率的方法。將所欲測試頻率的振蕩電路的線圈靠近Dip Meter的線圈，使Dip Meter的振蕩頻率改變。此時(shí)，如果使振蕩電路的振蕩頻率fo與Dip Meter的振蕩頻率fosc為一致時(shí)，諧振電路(振蕩電路)上會有諧振電流產(chǎn)生。此諧振電流是從Dip Meter的線圈利用電磁結(jié)合所取得的能量。    因此，Dip Mete r的諧振電路與對方的諧振電路產(chǎn)生蕩振電流，會使其諧振電壓下降。此一諧振電壓下降的頻率所在，便是對方

5、諧振電路的諧振頻率。    Dip Meter的構(gòu)成    圖l8所示的為實(shí)際的Dip Meter電路圖。使用FET 2SK55做為振蕩電路，在閘極與接地間加入二極管做為振幅限制，使振蕩頻率變化時(shí)，也能保持一定的振蕩位準(zhǔn)。二極管為使用Shottky二極管1SS 99。    振蕩輸出為利用加在FET的正電壓而調(diào)整，此為調(diào)整VR1而控制振蕩電壓。    對于檢知Dip點(diǎn)(下沉點(diǎn))用的振蕩電壓的變化，是由吸極取出信號而不是由閘極取出的。吸極信號經(jīng)過lSS99做倍電壓檢波，再利用2

6、SK55做直流放大，以提高DipMeter的靈敏度。利用可變電容二極管改變振蕩頻率    對于考畢茲振蕩電路的振蕩頻率的改變，可以同時(shí)改變C1與C2。    此可以使用可變電容二極管。例如，使用1SV149，其容量變化比Cmax/Cmin=19.5，但是，由于此為使用于AM調(diào)諧器，其使用于100MHz以上時(shí)，Q值很低，不可使用。    此一DipMeter為使用FM調(diào)諧器用的lSV50。1SV50的特性如圖20所示，加在此二極上的逆電壓VR為15V0.84V時(shí)，其容量變化為8p50pF。1SV50極限最大

7、值參數(shù)表峰值逆電壓VRM30V逆向電壓VR30V最大功率耗散PD250mW儲藏溫度Tstg-55+125(將逆向電壓15V0.84V加在FM調(diào)諧器用的可變電容二極管，其容量變化為850pF。實(shí)際為使用2個(gè)并聯(lián)，也可以使用代用品1SV166。)         DipMeter的制作    圖21所示的為所制作的印刷電路基板的構(gòu)成。圖(a)為零件配置圖，圖(b)為印刷電路圖樣。使用2個(gè)電壓為9V的干電池006P，共計(jì)18V做為電源。雖然電源電壓為9V時(shí)，也可以使考畢茲振蕩電路發(fā)生振蕩。但是，為了增

8、大可變電容二極管的容量變化，必須使用較高的電壓。 圖21  DipMeter的印刷電路基板(在背面空白處幾乎為接地圖樣。使用5種線圈更換，振蕩頻率可以達(dá)10M180MHz。)     如果線圈采固定方式時(shí)，振蕩頻率的可變范圍只可以達(dá)25倍。為了增加振蕩頻率的變化范圍，采用線圈為可更換式。因此，在線圈的端子使用RCA插座。圖22所示的為各種線圈的數(shù)據(jù)。 線圈種類頻率范圍線圈匝數(shù)A90M180MHz發(fā)卡25mmB53M100MHz線徑0.7mm 2.5圈C33M61MHz線徑0.7mm 5.5圈D18M34MHz線徑0.32mm 10.5圈E10M19MHz

9、線徑0.32mm 20.5圈圖22 更換式線圈的作法     線圈為采用外徑為10mm的Styrol材質(zhì)線圈筒，于其上面卷繞線圈。對于振蕩頻率的調(diào)整多少要使用cutandtry的方法。振蕩頻率愈高，圈數(shù)愈少，線圈的間隔愈廣。    在此使用5個(gè)線圈，可以含蓋l0M180MHz。如果要得到更低的振蕩頻率，可以自己再試?yán)@線圈。    為了使用上的方便外殼與旋鈕    外殼可以使用無孔穴，附有底板的基座(厚0.8mm，120×80×50)，將印刷電路基板，電流表

10、，SENS用可變電阻器VR1，頻率調(diào)整用可變電阻VR2，電源開關(guān)等裝設(shè)在里面。    印刷電路基板為采用厚15mm的墊片浮裝在外殼底板，頻率調(diào)整用VR2裝設(shè)在基板的下方，轉(zhuǎn)軸從外殼表面浮出。2個(gè)電池為利用印刷電路基板上的空間，以螺絲固定之。    調(diào)整頻率用的轉(zhuǎn)盤(Dial)為利用直徑85mm的圓板做成。此為使用厚約2mm的硬質(zhì)塑料板加工而成。其與VR2的轉(zhuǎn)軸連接的情形如圖23所示。 圖23 頻率轉(zhuǎn)盤的制作方法(轉(zhuǎn)盤為利用硬質(zhì)塑膠片，其刻度為利用計(jì)頻器或完成的DipMeter做為校正。)    

11、    調(diào)整與頻率之校正    半固定電阻VR3為調(diào)整電流表的感度(靈敏度)，在VR1成為約1/2的狀態(tài)下，調(diào)整VR3，使電流表指示為100。對于頻率的校正為刻劃頻率讀值之作業(yè)，此為利用計(jì)數(shù)器(計(jì)頻器，Counter)或完成品的DipMeter為之。如圖24所示，在線圈端子與接地間連接計(jì)數(shù)器，使DipMeter產(chǎn)生振蕩。讀取此時(shí)的頻率，將刻度畫在轉(zhuǎn)盤上。    利用完成品的DipMeter做為校正，是將要校正的DipMeter的SENS調(diào)整至振蕩停止。另外，將完成品的DipMeter做正確振蕩。 

12、;   將兩者的DipMeter的線圈成為結(jié)合狀態(tài)放置，當(dāng)兩者的頻率成為一致，振蕩的能量會從完成品的DipMeter被吸收至校正中的DipMeter，因此其指針會擺振。利用此，可以做為頻率之校正。    如此所使用的儀器也稱之為吸收型頻率計(jì)。    另外，也可以使用可以直接讀取頻率的接受機(jī)，接收DipMe-ter的信號，而做簡單的頻率校正。 圖24 頻率校正的方法(計(jì)數(shù)器可以使用第8章所制作的制品。也可以使用無線電接收器的計(jì)頻器。在與測試器連接時(shí)，要介入數(shù)pF的電容器。)利用可變電容二極管改變振蕩頻率對于考畢茲振蕩

13、電路的振蕩頻率的改變，可以同時(shí)改變C1與C2。    此可以使用可變電容二極管。例如，使用1SV149，其容量變化比Cmax/Cmin=19.5，但是，由于此為使用于AM調(diào)諧器，其使用于100MHz以上時(shí)，Q值很低，不可使用。    此一DipMeter為使用FM調(diào)諧器用的lSV50。1SV50的特性如圖20所示，加在此二極上的逆電壓VR為15V0.84V時(shí)，其容量變化為8p50pF。1SV50極限最大值參數(shù)表峰值逆電壓VRM30V逆向電壓VR30V最大功率耗散PD250mW儲藏溫度Tstg-55+125(將逆向電壓15V0.84V加

14、在FM調(diào)諧器用的可變電容二極管，其容量變化為850pF。實(shí)際為使用2個(gè)并聯(lián)，也可以使用代用品1SV166。)         DipMeter的制作    圖21所示的為所制作的印刷電路基板的構(gòu)成。圖(a)為零件配置圖，圖(b)為印刷電路圖樣。使用2個(gè)電壓為9V的干電池006P，共計(jì)18V做為電源。雖然電源電壓為9V時(shí)，也可以使考畢茲振蕩電路發(fā)生振蕩。但是，為了增大可變電容二極管的容量變化，必須使用較高的電壓。 圖21  DipMeter的印刷電路基板(在背面空白處幾乎為接地圖樣。使用

15、5種線圈更換，振蕩頻率可以達(dá)10M180MHz。)     如果線圈采固定方式時(shí)，振蕩頻率的可變范圍只可以達(dá)25倍。為了增加振蕩頻率的變化范圍，采用線圈為可更換式。因此，在線圈的端子使用RCA插座。圖22所示的為各種線圈的數(shù)據(jù)。 線圈種類頻率范圍線圈匝數(shù)A90M180MHz發(fā)卡25mmB53M100MHz線徑0.7mm 2.5圈C33M61MHz線徑0.7mm 5.5圈D18M34MHz線徑0.32mm 10.5圈E10M19MHz線徑0.32mm 20.5圈圖22 更換式線圈的作法     線圈為采用外徑為10mm的Styrol材質(zhì)

16、線圈筒，于其上面卷繞線圈。對于振蕩頻率的調(diào)整多少要使用cutandtry的方法。振蕩頻率愈高，圈數(shù)愈少，線圈的間隔愈廣。    在此使用5個(gè)線圈，可以含蓋l0M180MHz。如果要得到更低的振蕩頻率，可以自己再試?yán)@線圈。    為了使用上的方便外殼與旋鈕    外殼可以使用無孔穴，附有底板的基座(厚0.8mm，120×80×50)，將印刷電路基板，電流表，SENS用可變電阻器VR1，頻率調(diào)整用可變電阻VR2，電源開關(guān)等裝設(shè)在里面。    印刷電路基板為采用

17、厚15mm的墊片浮裝在外殼底板，頻率調(diào)整用VR2裝設(shè)在基板的下方，轉(zhuǎn)軸從外殼表面浮出。2個(gè)電池為利用印刷電路基板上的空間，以螺絲固定之。    調(diào)整頻率用的轉(zhuǎn)盤(Dial)為利用直徑85mm的圓板做成。此為使用厚約2mm的硬質(zhì)塑料板加工而成。其與VR2的轉(zhuǎn)軸連接的情形如圖23所示。 圖23 頻率轉(zhuǎn)盤的制作方法(轉(zhuǎn)盤為利用硬質(zhì)塑膠片，其刻度為利用計(jì)頻器或完成的DipMeter做為校正。)        調(diào)整與頻率之校正    半固定電阻VR3為調(diào)整電流表的感度(靈敏度

18、)，在VR1成為約1/2的狀態(tài)下，調(diào)整VR3，使電流表指示為100。對于頻率的校正為刻劃頻率讀值之作業(yè)，此為利用計(jì)數(shù)器(計(jì)頻器，Counter)或完成品的DipMeter為之。如圖24所示，在線圈端子與接地間連接計(jì)數(shù)器，使DipMeter產(chǎn)生振蕩。讀取此時(shí)的頻率，將刻度畫在轉(zhuǎn)盤上。    利用完成品的DipMeter做為校正，是將要校正的DipMeter的SENS調(diào)整至振蕩停止。另外，將完成品的DipMeter做正確振蕩。    將兩者的DipMeter的線圈成為結(jié)合狀態(tài)放置，當(dāng)兩者的頻率成為一致，振蕩的能量會從完成品的DipMete

19、r被吸收至校正中的DipMeter，因此其指針會擺振。利用此，可以做為頻率之校正。    如此所使用的儀器也稱之為吸收型頻率計(jì)。    另外，也可以使用可以直接讀取頻率的接受機(jī)，接收DipMe-ter的信號，而做簡單的頻率校正。 圖24 頻率校正的方法(計(jì)數(shù)器可以使用第8章所制作的制品。也可以使用無線電接收器的計(jì)頻器。在與測試器連接時(shí)，要介入數(shù)pF的電容器。)備注欄頻率穩(wěn)定度很高的庫拉普振蕩電路    庫拉普振蕩電路如圖A-(a)所示，為考畢茲電路的變形。圖(a)的振蕩頻率f為由圖示的L，C1，C2，Cv值決定的。    在實(shí)際的電路中，晶體管的電極間容量也是決定振蕩頻率的要素。而此一電極間容量也會