振荡器注入锁定是一个有趣的话题,在某些应用中却大有裨益,不过,它似乎是一个被遗忘的电路概念。
该设计实例展示了内置Bode功能在许多现代低成本DSO中的应用,例如Siglent SDS814X HD,使用Peltz振荡器作为研究注入锁定的候选器件。
图1显示了仪器设置和被测设备(DUT)振荡器原理图,其中Q1和Q2为2N3904s、L~470µH、C~10nF、Rb=10K、Ri=100K、Vbias=-1VDC。此设置和元件值产生约75.5kHz的自由运行振荡器频率
图1:这是Mike Wyatt关于制作Peltz振荡器和注入器器锁定装置的笔记,其中的设置和组件值可产生~75.5 kHz的自由运行振荡器频率。
如图2所示,Razavi的分析显示了自由运行振荡器频率在fo附近的注入锁定范围(±Δfo)。请注意,锁定范围与注入电流Ii成正比。显示的元件值反映了LCR表的实际测量值。
图2:Mike Wyatt关于注入锁定Peltz振荡器的笔记,显示了自由运行振荡器频率fo附近的注入锁定范围。
该分析预测总注入锁定范围为2*Δfo,即2.7kHz,这与图3所示的测量响应非常吻合。
图3:图1所示电路的测量响应显示注入锁定范围约为2.7kHz。
预测增加注入信号会使锁定范围增加到3.7kHz,而测量结果显示为3.6kHz,如图4中所示。
图4:图1所示电路的测量响应,其中增加注入信号可使锁定范围增加到3.7kHz。
请注意,与插图说明(图2)相比,测量结果显示出相位反转。这是因为实验者没有按照既定的方式定义初始相位设置(180°反转),并且在意识到这一点之前就完成了测量!
注入锁定是一个有趣的话题,即使在当今的现代电路中也有一些用途。例如,我记得有一款廉价的任意波形发生器(AWG),由于使用了廉价的内部晶体振荡器,因此频率误差相对较大,希望能够使用10MHz GPS校准信号源来提高AWG波形频率精度。而与其重新配置内部振荡器还要破坏PCB,不如将一个简单的串联RC从重新利用的后AWG BNC连接器连接到正确的电路位置,直接解决问题,也不需要对PCB进行任何切割!除非施加外部参考信号,否则AWG将使用内部晶体振荡器基准正常运行,然后振荡器将注入锁定到外部基准。这是全自动的,无需开关或设置固件参数,简单的“老式”技术也能解决当今的难题!
(原文刊登于EDN美国版,参考链接:Investigating injection locking with DSO Bode function,由Ricardo Xie编译)