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提供的一些振荡器

TCVCXO和VCOCXO: TCXO或OCXO通常包括EFC输入电压,使其得以进行调整,以便将输出频率精确地校准为标称值。

提供的一些振荡器

晶体振荡器是一种常用的频率信号源,能够提供高精确度和高稳定度的输出信号,可广泛应用于精密电子设备、无线通信和雷达等领域。然而随着现代电子技术的不断发展,晶体振荡器的相位噪声往往会成为限制系统性能提高的主要因素。因此本文从实际需要出发,并结合计算机辅助设计手段来完成高稳低相位噪声振荡器的设计。 实际中我们常常希望能够通过计算机仿真的方式来预测振荡器的相位噪声指标,以便为实用振荡电路设计提供指导。本文首先介绍了晶体振荡器的工作原理和常用的一些振荡电路结构,随后从Leeson经验数学模型出发,分析了高Q晶体振荡器相位噪声的特性及其在电路中的形成规律,并结合仿真和实际相位噪声结果的差异,深入研究了影响振荡器相位噪声的晶体管闪变噪声器件参数A f、K f及其提取方法。最后以100MHz巴特勒共基串联低噪声振荡器电路设计为例,采用Agilent ADS(先进设计系统)进行谐波平衡仿真得出电路的相位噪声曲线图,并利用提取到的噪声参数将其优化,经过反复设计得到相位噪声指标较好的实用振荡电路。根据仿真结果做出实际的电路,通过Agilent E5052B相位噪声测量系统得到实测的相位噪声曲线。最终的测试结果显示该振荡器的输出噪声水平达到-124.0dBc/[email protected],-153.4dBc/[email protected],满足低噪声设计的要求。经过比较仿真和实测结果,可以看出,考虑了器件参数影响的相位噪声仿真曲线更好的符合了Leeson噪声模型。

双T型振荡器主要特点和工作原理介绍

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双T振荡器是另一种类型的RC振荡器,它产生正弦波输出,用于类似于电桥桥振荡器的固定频率应用。双T型振荡器在反相放大器的输出和输入之间的反馈回路(因此得名)中使用两个“Tee”形 RC 网络。

正如我们所见,振荡器基本上是一个具有正反馈的放大器,它具有维持振荡所需的固定电压增益量,双T振荡器也不例外。反馈由双T配置的RC网络提供,允许将一些输出信号反馈到放大器的输入端。因此,双T RC网络提供 提供的一些振荡器 180度相移,放大器提供另一个180度相移。这两个条件总共产生360度的相移,允许持续振荡。

与将反馈电阻器和电容器配置成梯形网络的典型RC 相移振荡器,或在桥式配置中使用电阻器和电容器的标准Wien 桥振荡器不同,双 T 振荡器(有时称为并联T 振荡器) 使用无源电阻 - 电容 (RC) 网络,其中两个互连的“T”部分(其 R 和 C 元件以相反的形式)并联在一起,如图所示。

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很明显,我们可以看到其中一个 RC 无源网络具有低通响应,而另一个具有高通响应,我们之前在有关陷波滤波器的教程中已经看到了这种 RC 网络布置。这次的不同之处在于,我们使用组合的并行 RC T 配置网络来产生一个陷波型响应,其中心频率ƒ c等于所需的振荡零频率。

结果是,由于通过双 T 网络创建的负反馈路径,振荡不会发生在高于或低于调谐陷波频率的频率上。然而,在调谐频率下,任何负反馈都变得可以忽略不计,因此允许由放大设备创建的正反馈路径主导在一个单一频率下创建振荡(不像可以在大频率范围内调整的维恩桥振荡器)。

然后双 T 振荡器的频率选择性双 T 网络产生一个输出传递函数,其中陷波的频率、深度和相移由所使用的组件值决定。因此,构成 RC 网络的各个双 T 网络由以下等式定义:

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将这两组方程组合在一起将为我们提供最终方程,即陷波的零点或中心频率导致双 T 网络的振荡。

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ƒ C 是以赫兹为单位的振荡频率
R 是欧姆的反馈电阻
C 是以法拉为单位的反馈电容
π 是一个常数,其值约为3.142

确定了振荡器的双 T 网络,它产生了所需的 180 o相移,这发生在 -90 o到 +90 o之间的零频率处(与 Wien 桥振荡器的零到 180 o相对) ,我们需要一个放大器电路来提供电压增益。Twin-T 振荡器电路最好通过将 RC 反馈网络与运算放大器相结合来实现,因为与晶体管相比,运算放大器具有高输入阻抗特性,因此与这种类型的振荡器一起工作的效果更好。
双T放大
标准运算放大器可以提供高电压增益、高输入阻抗以及低输出阻抗,因此是双 提供的一些振荡器 T 型振荡器的优秀放大器。在振荡频率下,f c反馈增益几乎降至零,因此我们需要一个电压增益远大于 1(单位)的放大器。

振荡所需的正反馈由反馈电阻器 R 1提供,而电阻器 R 2确保启动。作为一般经验法则,为确保电路尽可能接近所需频率振荡,这两个电阻的比率需要大于一百 (提供的一些振荡器 >100)。

为了在振荡频率下获得所需的正增益,我们可以使用同相放大器配置,其中一小部分输出电压信号 通过合适的分压器网络直接施加到同相 ( + ) 输入端。双T振荡器电路产生的负反馈连接到反相( - )输入端。如图所示,这种闭环配置产生了一个具有非常好的稳定性、非常高的输入阻抗和低输出阻抗的同相振荡器电路。

双T振荡器电路

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然后我们可以看到,双 T 振荡器通过分压器网络接收其对同相输入的正反馈,并通过双 T RC 网络接收其负反馈。为确保电路以所需的单一频率振荡,“Tee-leg”电阻器 R/2 可以是可调节的微调电位器,但也可以调整以补偿电容器容差,从而使电路在启动时振荡。

Twin-T 振荡器示例 No1
需要双 T 型振荡器电路来产生 1kHz 正弦输出信号以用于电子电路。如果使用增益比为 200 的运算放大器,请计算频率确定元件 R 和 C 的值以及增益电阻的值。

振荡频率为 1kHz,如果我们为两个反馈电阻选择一个合理的值,R为 10kΩ(记住这两个电阻必须具有相同的值),我们可以使用频率公式计算所需的电容值从上面的振荡。

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因此 提供的一些振荡器 R = 10kΩ,C = 16nF。中心 Tee-leg 电容器 2C = 2 x 16nF = 32nF,因此使用最接近的首选值 33nF。

由于高通分支三通电容的值为 33nF,因此不完全等于 2C (2 x 16nF),我们可以针对这种变化进行调整,并通过调整低通分支三通来确保正确启动振荡- 相同数量的电阻。因此,R (leg)的精确值为10kΩ/2 = 5kΩ,但该电阻器的计算值如下: R (leg) = R/(33nF/16nF) = 4.85kΩ。显然,使用 5kΩ 微调电位器将满足我们在本例中的要求。

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运算放大器的环路增益要求为 200,因此如果我们为 R 2选择 1kΩ 的值,那么电阻器 R 1将为 200kΩ,如图所示。
最终的 Twin-T 振荡器电路

Twin-T 振荡器电路总结
在本教程中看到,使用一些无源元件和运算放大器可以轻松构建双 T 型振荡器电路。双 T 型振荡器电路使用调谐 RC 网络作为反馈电路来产生所需的正弦输出波形。作为两个并联在一起的 T 型网络,它们彼此反相运行,在零频率下产生零输出,但在所有其他频率下产生有限输出。

因此,由于通过双 T RC 网络的负反馈,电路不会在高于或低于调谐频率的频率下振荡。因此,在零频率下,运算放大器同相输入端的电压与其输出电压同相,从而在所需频率下产生连续振荡。

为确保振荡频率尽可能接近零频率,可在低通级的三通电阻中使用微调电位器,以平衡 RC 网络的启动和输出波形的纯度,作为其中之一“双T振荡器”的主要缺点是输出波形的振荡频率和质量很大程度上取决于双T网络中电阻器和电容器的相互作用,那么显然这些组件的值和选择必须是准确,以确保在所需的零频率振荡。

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非线性系统鲁棒同步在可再生能源并网中的应用
Annual Reviews in Control ( IF 10.699 ) Pub Date : 2021-06-25 , DOI: 10.1016/j.arcontrol.2021.06.002 Hafiz Ahmed , Rosane Ushirobira , Denis Efimov

自然和物理世界中的许多系统通常与类似的其他系统协同工作。这种同时操作的过程称为同步。在过去的几十年中,由于这种现象的重要性,人们进行了广泛的研究工作。然而,许多现有结果认为系统是相同的和/或线性时不变的,而实际系统由于各种原因往往是非线性和不相同的。这一观察激发了最近关于非相同同步的几项研究(即,异构)非线性系统。本文总结了论文 (Ahmed 2016) 中开发的异构非线性系统同步的一些最新成果。首先,介绍了特定类别的鲁棒稳定非线性系统的同步结果。然后,将这些结果应用于称为 Brockett 振荡器的示例模型。最后,使用 Brockett 振荡器作为公共动力学,给出了相对度为 2 或更高的异构非线性系统的输出振荡同步结果。还介绍了用于电网同步的 Brockett 振荡器的应用示例。对未来的研究方向提供了一些展望。

On 提供的一些振荡器 robust synchronization of nonlinear systems with application to grid integration of renewable energy sources

Many systems in the natural and physical world often work in unison with similar other systems. This 提供的一些振荡器 process of simultaneous operation is known as synchronization. In the past few decades, owing to this phenomenon’s importance, extensive research efforts have been made. However, many of the existing results consider the systems are identical and/or linear time-invariant, while practical systems are often nonlinear and nonidentical for various reasons. This 提供的一些振荡器 observation motivated several recent studies on the synchronization of nonidentical (i.e., heterogeneous) nonlinear systems. This paper summarizes some recent results on the synchronization of heterogeneous nonlinear systems, as developed in 提供的一些振荡器 the thesis (Ahmed 2016). First, 提供的一些振荡器 the results on the synchronization of a particular class of robustly stable nonlinear systems are presented. Then, these results are applied to an example model known as Brockett oscillator. Finally, using the Brockett 提供的一些振荡器 oscillator as a common dynamics, output oscillatory synchronization results are given for heterogeneous 提供的一些振荡器 nonlinear systems of relative degree 2 or higher. An application example of Brockett oscillator for power-grid synchronization is also presented. Some 提供的一些振荡器 outlooks are provided regarding future research directions.

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2017-01-26 >

选择晶体振荡器必须考虑的5件事…

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简单晶体振荡器(XO): 这是最基本的类型,其稳定度完全由晶体谐振器本身的固有特性决定。 在MHz范围内的较高频率晶体由石英棒制成,其制造方式是即使环境温度在-55℃至+125℃(-67°F至 +257°F)之间变化,也可提供相对稳定的频率。即使在这么宽的温度范围内,适当切割的石英晶体也可实现±25ppm的稳定度。与诸如随温度变化可达1%(10,000ppm)或更高的LC振荡电路等其它被动谐振器相较,晶体振荡器的性能已大幅提升了。但对于某些应用来说,即使25ppm也不够好,因此必须采用额外措施。

TCVCXO和VCOCXO: TCXO或OCXO通常包括EFC输入电压,使其得以进行调整,以便将输出频率精确地校准为标称值。


图2:不同晶体振荡器类型的频率与温度稳定度