CN103546150A - 一种低噪声恒定振幅振荡器 - Google Patents

Abstract

一种低噪声恒定振幅振荡器，被描述为适合用于一个AM立体声收音机接收机。该振荡器电路包括用于控制其振幅在一个恒定的低水平装置。该振荡器是服从电子调谐和集成电路结构的。

Description

一种低噪声恒定振幅振荡器

技术领域

本发明涉及振荡器电路，在超外差无线电接收机中有用。特别在电子调谐AM立体声接收机时，该振荡器有用。在AM立体声中，L+ R或求和信息都是使用传统的调幅传输。这个信号是在一个传统的AM收音机上市可接收的，以便于立体声广播可以被常规或非立体声接收机兼容接收到。而L-R，或差分信息，通过载波的相位调制来传输。此信号的信息将被常规接收机忽略。

背景技术

在一个配备有相位解码器的接收器中，L-R信号可以回收并与L + R信号进行矩阵变换从而再现L和R的通道信号。由于L-R通道必须通过相位调制发送，所以该立体声接收器坚决不能引入任何明显的相位抖动到接收到的信号中。这是对本地振荡器的接收器的一个严重要求。在L-R信号中出现的任何本地振荡器的相位抖动都将被视为噪声。

另外一点是，对任何高品质超外差接收器来说，一个恒定本地振荡器注入电平都是可取的。在一个典型的无线广播接收机内，本机振荡器调谐在2:1的范围内。也就是说，调谐范围是最低频率的两倍左右。典型的振荡器幅度也会有所不同，大约为2:1。这使得恒定本地振荡器的注入相当困难。

还有另外一点涉及到电子调谐收音机（ETR）电路。通常采用变容二极管调谐来调整电路的电压。通常情况下，三个变容二极管都是由一个单一的控制电压调整的。而这些变容二极管是由本地振荡器，混频器的输入端，和射频放大器提供的。只要信号的电压小，这些电路就可以用来充分跟踪。由于r-f和混频器电路通常在非常低的水平工作，所以它们不会造成任何问题。然而，在本机振荡器中的信号可以是相当大的。这样一个大的信号可以充当移动变容二极管内的平均调谐电容，从而防止打乱上述跟踪。一个小而可控的本地振荡信号幅度将是非常可取的。

发明内容

本发明的一个目的是提供一个恒定的幅度振荡信号。

本发明的再一个目的是降低恒定幅度的振荡器的噪声。

本发明的再一个目的是提供一种ETR振荡器电路，其具有低噪声和低而恒定的信号振幅。

本发明的技术解决方案是：

这些和其它的目的是按照以下方法配置的电路实现的。采用常规的并联谐振电路作为频率的元件。该电路由一个恒定的                                                

放大器驱动，该放大器由一个可变增益控制放大器驱动。而该增益控制放大器由具有预定的阈值的电平检测器增益控制。其中，电平检测器连接到从调谐电路中接收的信号。当该调谐电路的输出电平超过电平检测器的阈值时，它降低了增益控制放大器的增益，反过来又减少了恒定

放大器的输入电平，从而控制振荡器的振幅。

该恒定

放大器是一个运行在低尾电流的差分放大器，以此来减少噪音。差分输出控制放大器被耦合到恒定

放大器，而且它的尾电流的增益控制动作可以是多种多样的。这种控制放大器级操作在开关模式，以至于其噪声贡献不显著。该控制放大器级的尾电流由具有一个预定阈值的电平检测器控制。当振荡器的输出超过电平检测器的阈值时，该控制放大器级的增益降低，从而限制振荡。因此，振荡器的振幅与电平检测器的阈值有关，所以该振幅是恒定的。这也使得振荡器的振幅是独立可控的值。

对比专利文献：CN 102811055A恒定振幅压控环形振荡器的偏置电路 201210305316.2。

附图说明：

图1是本发明的电路框图。

图2是可用于实施本发明的集成电路的电路概略图。 

具体实施方式：

图1是本发明的简化电路框图，其运用了一些示意性的符号来完成电路功能。所示谐振电路10是由一个电感器11与电容器12和电阻器13并联组成的。该电路是在所需的频率上的反谐振，而且，电阻器13表示在谐振时该电路阻抗最大。它的值决定谐振电路的Q值。好的振荡器在理想状态下，谐振电路两端交流信号

保持较小是有些原因的。首先通过保持

小使得调谐变容二极管的性能得以改善。同时也降低了振辐辐射。

恒定

放大器14的驱动槽10，又由晶体管15和16共同构成的一个控制放大器17驱动。电平检测器18的输入端横跨槽10耦合到感应电压，并进行操作，为控制放大器17提供尾电流。恒定

放大器14和控制放大器17的行动结合起来，造成谐振电路并联振荡。最初，作为横跨槽10两端的交流信号的电压上升，电平检测器18的作用是减少控制放大器17的增益，以便限制振荡。因此，当槽10通过改变其元件值及其输出电压来调谐，保持恒定。通过控制电平检测器18的阈值，振荡器的电压

是确定的。

图2所示为适合实施本发明的集成电路的原理图。该电路是在+端20和接地端或 - 终端21之间连接一个

 电源的环境下工作的。一个常规电压调节器22在芯片端子23上提供了一个稳定的电压。关闭芯片电容器24，绕过端子23把信号频率接到地面。端子25是槽终端，而且电感器26连接在端子23和端子25之间。电容器27和28以及变容二极管29调谐电感器26到所需的频率。电阻器30将变容二极管29返回到一个调谐电压源，该电压源的旁路通过电容器31接到地。因此，电路被电子电压调整。在下面的讨论中，晶体管是所有具有50个或更多典型β值的常规NPN器件。为了讨论的目的，晶体管中小于2％的集电极电流的基极电流将被忽略。

晶体管33和34相连接，作为一个驱动槽10的差分恒定

放大器14。他们的发射极电流流过晶体管35和电阻器36。电阻器37中通过的电流是在电流镜像器晶体管38和电阻器39中流动的电流。晶体管40是作为一个射极跟随器与负载电阻41连接，使晶体管38被迫作为一个二极管。电阻器39和36的值的成比例，以使流过晶体管33和34的尾电流是适当的低。这使得振荡器的噪声降低到一个非常低的值。

晶体管15和16作为一个可直接差分驱动晶体管33和34基极的控制放大器17。电阻器42和43分别与晶体管15和16的基极 - 发射极电路并联。负载电阻44和45相对较小，而且，通过射极跟随器晶体管46的动作在低于规定电压线的一个

 的电平移位上将其返回到电源电压引脚。这种控制放大器具有低增益而且可以受它的尾电流控制。

一个射极跟随器晶体管缓冲器47将其输入端耦合到槽10中，以便检测信号电压。其输出端通过电平位移二极管48耦合到晶体管15的基极上。电平位移二极管49和发射极跟随器晶体管50平衡了晶体管16的基极电压。因此，晶体管15和16的直流条件下是相匹配的。然而，晶体管15作为一个反相放大器，将槽10耦合到恒定

放大器晶体管33，从而为振荡器行动提供了积极反馈。

直流情况下，当晶体管15和16的基极处于同一直流水平时，晶体管16的基极在两个

低于

时工作，而槽10的输出端是交流驱动的。

晶体管51被连接成射极跟随器的缓冲区，用来接收晶体管46的输出。晶体管51的输出端被耦合到电阻器52上。电阻器52中流动的电流由晶体管53和电阻器54设置。晶体管53的基极耦合到镜像晶体管38上。就如在下面要描述的例子中，将200 mV电压降加在电阻器52两端，其值由电阻器52和54决定，这将产生一个峰值电压为200 mV的振荡，如图所示。

晶体管57和58形成一个高增益差分放大器，其中电流流过晶体管60和电阻器61的是尾电流。电阻62被提出以减少晶体管59的发射极电阻，从而提高放大器的增益。选择电阻器61和晶体管60以便放大器的尾电流是晶体管38中流动电流的合理倍数。该放大器与晶体管56和59以及电容器63结合形成了电平检测器18。晶体管58的集电极电流的一小部分是晶体管15和16的尾电流，其中，晶体管15和16共同形成了控制放大器17。电容器63把晶体管56转换成一个峰值整流器，以使得电平检测器18检测峰值振荡器的输入信号。该差分放大器的一个输入端返回到晶体管16的基极，从而提供了一个稳定的参考和一个负反馈回路。另一输入端通过电阻器52耦合到射极跟随缓冲器51，该输入端在其发射极上有振荡信号。

在振荡的情况下，可以看出，晶体管56的基极将比晶体管59的基极电压低200 mV。此差分电路将基本上关闭晶体管57，晶体管60中的大多数电流将流进晶体管58。在这种情况下，控制放大器17将有最大增益。由于此偏置条件将代表该振荡器开始运作之前，可看出，因为控制放大器的高增益，振荡器起动的可靠性提高了。

一旦振荡器启动晶体管56使其变为一个峰值整流器，其发射极将被提高，以打开晶体管57。这将减少晶体管58的电流，并减少控制放大器17的增益。振荡水平将上升，直到控制放大器的增益减少到接近于零，以防止进一步的电平上升。因此，振荡电平将被限制并且保持恒定。通常情况下，该电平将与振荡器的峰值电压等于电阻器52的直流压降时的电平接近。在这一电平上一个重要部分是，在晶体管60中流过的电流将流过晶体管58。对于这个平衡条件，电平检测器18在其最大增益工作以便产生良好的电平控制。当迫使电阻器42和43提供的额外电流流过晶体管58，从而使槽的阻抗在一个大范围时，电阻器42和43确保电平检测器18将在高增益区工作。晶体管15和16的尾电流占通过晶体管58的总电流的一小部分。因此，由槽阻抗的变化导致了晶体管15和16在平衡状态下的尾电流的变化，从所导致尾电流的变化，才会导致晶体管58的总电流中的小变化，这意味着在水平检测器的输入端和整个谐振电路10的交流电平都只有一个小的变化。因此，电阻器42和43提高了电平检测器18的环路增益。从而槽阻抗在很宽的范围内时，有助于整个槽10两端的电平信号保持恒定。

在振荡模式下，晶体管15和16在低增益时运行，并且交替切换有效，所以他们也不能为振荡器制造出很多噪声。最终的结果是工作在非常低而稳定的电平信号上的低噪声振荡器。它可以在超大幅度的频率范围内被电子调谐。

例子

图2所示电路按照常规结隔离单片集成电路元件的形式制作的。这些晶体管都是β值超过50的NPN立式结构。晶体管60的值约是晶体管38值的6倍。

为5.6V，

值是7-16V。以下是被使用的元件的值。

 电路作为一个ETR当地振荡器，在标准的广播频段运行，伴随着调谐电压值的变化。该振荡器的振幅峰值为200mV±10mV。振荡器的输出噪声是如此之低，以至于变容二极管29产生的噪音在系统中占主要地位。这个噪音水平被证明是适当的低，所以AM立体声接收效果不会受到噪音影响而退化。

本发明电路的一个实施例已详细说明。当本领域技术人员读出上面的描述中，在本发明的精神和意图之内，替代和等同物将变得显而易见。因此，它仅在本发明所附权利要求的范围内被限制使用。 

Claims (4)

1.一种低噪声恒定振幅振荡器，其特征在于：一个谐振电路；包括从一个可变增益差分控制放大器驱动的一个恒定的                                                

差分放大器的可变增益放大器装置，所述可变增益放大器装置具有一个输出端耦合到一个增益控制输入端和一个信号输入端，从而驱动所述谐振电路； 所述谐振电路装置耦合到所述信号的输入端，从而使所述谐振电路引起振荡； 电平检测器装置包括一个在所述谐振电路上响应电平信号峰值的峰值整流器，其意义上耦合到所述谐振电路的振荡的感应端，且具有一个输出端耦合到所述增益控制输入端；还有一个为峰值整流器提供一个阈值电平的装置，其中所述阈值电平确定了振荡器信号的幅度和所述谐振电路在恒定幅度的振荡频率。

2.根据权利要求1所述的一种低噪声恒定振幅振荡器，其特征在于：所述可变增益差分控制放大器包括：一对晶体管，其中每只晶体管都具有一个发射极，一个基极和一个集电极；把所述发射器耦合到一起从而构成所述增益控制输入装置; 将所述晶体管的集电极耦合到所述恒定

差分放大器和低值负载电阻的差分输入的装置；其中电阻与所述那对晶体管的发射极 - 基极的路径并联，从而使所述那对晶体管的尾电流构成了所述增益控制输入端中流动的电流的一小部分，由此增加了增益控制响应。

3.根据权利要求1所述的一种低噪声恒定振幅振荡器，其特征在于：所述电平检测器包括一个输出端耦合到为所述控制放大器提供尾电流的高增益差分放大器，其中，一个输入端耦合到一个直流基准电位，而另一输入端与所述谐振电路耦合，并从该谐振电路接收信号。

4.根据权利要求3所述的一种低噪声恒定振幅振荡器，其特征在于：所述峰值整流器与所述高增益差分放大器的另一输入端相关联。

Images