Простой генератор из 5 компонентов работает при напряжении ниже 0.8 В

Часто требуется простой низковольтный генератор синусоидальных колебаний с хорошей стабильностью амплитуды и частоты и с низким уровнем гармонических искажений. В этом случае подходящим кандидатом становится генератор Пельца. Пожалуйста, посмотрите страницу Генератор Пельца на сайте Analog Devices Wiki [1] и обсуждение моего генератора Пельца [2].

Как показано на Рисунке 1, для генератора Пельца требуются всего два транзистора, один конденсатор, одна катушка индуктивности и один резистор. В этой конфигурации выходное напряжение схемы, работающей от низкого отрицательного напряжения питания (батарейка AAA), представляет собой привязанную к земле, непосредственно связанную с генератором синусоиду с низким уровнем искажений, колеблющуюся вокруг уровня земли примерно на величину напряжения, падающего на переходе база-эмиттер.

Рисунок 1.	Базовая конфигурация генератора Пельца с небольшим количеством компонентов, дающая на выходе синусоиду с низким уровнем искажений.

Частота генерации выражается формулой

Упрощенный анализ показывает, что минимальное отрицательное напряжение питания (V_EE) составляет

где

V_T – термо-ЭДС (kT/q),
Z – полный импеданс, «видимый» в параллельной резонансной LC-цепи,
V_BE – напряжение база-эмиттер транзистора Q₁ [V_T×ln(I_C/I_S)],
I_S – ток насыщения транзистора.

Например, при использовании в схеме, питаемой от одной батарейки ААА (на самом деле генератор может работать при напряжении порядка 0.7 В), пары транзисторов 2N3904, катушки индуктивности 470 мкГн, конденсатора 0.22 мкФ и резистора смещения 510 Ом формируется стабильная синусоида частотой около 16 кГц с низким уровнем шумов, как показано на Рисунках 2, 3 и 4.

Рисунок 2.	Чистая синусоида 16 кГц на выходе генератора Пельца.

Рисунок 3.	Спектр синусоиды, показывающий основную, вторую и третью гармоники.

Рисунок 4.	Синусоида частотой около 16 кГц в увеличенном масштабе.

Обратите внимание, что частота, размах и общее качество формы выходного сигнала не так уж плохи для генератора, собранного из 5 компонентов!

Ссылки

1. Peltz Oscillator
2. Simple Sinusoidal Oscillators