阿姆斯壮振荡器设计

阿姆斯特朗振荡器是另一种LC 振荡器配置，它使用并联谐振器电路来存储能量，仅在两个元件（电感器 (L) 和电容器 (C)）之间交替，以产生固定幅度和频率的正弦波输出。并联LC谐振电路是阿姆斯特朗振荡器的核心部件。
　　我们已经知道，简单反馈 LC 振荡器可以使用再生反馈在一定频率范围内进行电调谐，即某种形式的放大，并围绕其构建正反馈线性网络。
　　但为了将放大器转换为振荡器，我们必须将一定比例的输出信号返回或“反馈”回输入侧，以使放大器振荡。显然，所使用的反馈量必须与输入同相（正反馈），并且足够大以克服任何电路损耗，以便振荡可以无限期地维持在所需的频率。
　　LC 振荡器主要是一种“正弦振荡器”，也称为“谐波振荡器”，产生高频正弦波，用于射频 (RF) 类型应用，频率范围为几千赫兹 (kHz) 到几百赫兹兆赫兹 (MHz)。
　　主晶体管放大器电路通常围绕双极结型晶体管 (BJT) 或场效应晶体管 (FET) 构建。但请注意，在 RF 频率范围内，不能使用简单的小信号音频 BJT 和 FET。应改用高频晶体管模型。
　　为了使电感电容振荡器工作，从 LC 谐振回路电路提供反馈信号来驱动放大器的三种基本方法如下：

　　LC 振荡器反馈网络

　　液晶反馈网络
　　然后我们可以看到科尔皮兹振荡器配置的反馈信号取自两个电容器之间，这两个电容器形成了电容分压器网络。而哈特利振荡器配置则从两个电感器（或抽头）之间获取反馈信号，以形成感应分压器网络。
　　然而，阿姆斯特朗配置（以其发明者埃德温·阿姆斯特朗命名）使用一种特殊类型的高频变压器，其初级绕组由振荡器电路驱动，次级绕组提供反馈和输出信号。即，并联谐振电路通过变压器电磁耦合至输入。
　　因此，在阿姆斯特朗振荡器配置中，通过如图所示的反相异相次级线圈向放大装置提供正反馈。
　　基本阿姆斯特朗振荡器设计
　　阿姆斯壮振荡器设计
　　正如我们所看到的，电阻器R 1和R 2形成一个分压器网络，为 NPN 晶体管的基极-发射极结提供所需的正向基极偏置电压V B 。发射极电阻器RE设置发射极偏置稳定性。因此，可以通过改变RE的值来改变阿姆斯特朗振荡器的输出幅度。
　　形成负载的 LC 储能电路连接到晶体管的集电极输出，有效地使其成为调谐集电极振荡器。变压器的初级绕组具有自感L，连接在集电极和地 (0V) 之间。电容器、C和初级绕组形成并联谐振电路，共同决定振荡频率。
　　次级绕组实际上是通过磁路与初级绕组（线圈）松散耦合的“反馈线圈”，以在每个周期提供必要的再生反馈以维持振荡。
　　如前所述，变压器的缠绕方式使得次级绕组中感应的电压与初级 LC?? 储能电路两端的电压异相 180 °，这意味着电路周围的总相移为零。
　　然后初级绕组的电感 ( L PRI ) 与定时电容器 ( C ) 一起形成谐振电路，决定阿姆斯特朗振荡器的振荡频率。储能电路的谐振输出频率f o如下所示：
　　　阿姆斯特朗振荡器频率公式
　　显然，由于该 LC 振荡器需要相移才能实现正反馈。初级和次级线圈绕组之间的相位差使得使用变压器成为获得它的理想方法。但在阿姆斯特朗振荡器设计中使用变压器还有其他好处。
　　隔离 ——变压器在反馈路径和主谐振电路之间提供电气隔离。
　　阻抗匹配 – 它有助于匹配 LC 电路和放大设备输入之间的阻抗，确保高效的能量传输。
　　相移 ——变压器可以确保反馈信号处于正确的相位方向以维持振荡。
　　这种变压器设计也可以用两个相互感应耦合的绕线线圈代替。在这种情况下，反馈是通过通常所说的“激励线圈”提供的，正反馈的量通过改变两个线圈之间的互耦合（M）来控制。
　　也就是说，通过将两个线圈移动得更近或更远来改变距离，或者修改每个线圈的匝数以增加或减少所生成的磁场。显然，对于变压器来说，互耦合在某种程度上是固定的，因为它是通过将两个（或更多）线圈缠绕在公共磁芯上来实现的。
　　示例1

　　以下电路用于设计阿姆斯特朗振荡器。如果初级绕组的自感为25mH，则计算振荡器的输出频率。

　　阿姆斯特朗振荡器

　　振荡频率：

　　输出频率
　　然后，我们简单的阿姆斯特朗振荡器示例的振荡频率计算为 10 kHz，即 10kHz。
　　教程总结
　　我们在本教程中看到，阿姆斯特朗振荡器是一种 LC 振荡器，可用于生成周期性振荡信号。它设计相对简单，运行可靠，这使得阿姆斯特朗振荡器适用于各种射频、(RF) 发射器和接收器应用。
　　我们还看到，阿姆斯特朗振荡器在其设计中使用了变压器以及放大装置来补偿储能电路中的任何损耗，因为它交替地将能量存储在电容器的电场和电感器的磁场中，从而确保振荡持续。
　　由于变压器由两个线圈（通常称为初级绕组和次级绕组）组成，因此这些线圈绕组是磁耦合的，这意味着一个线圈中的信号会在另一个线圈中感应出信号。
　　变压器的初级绕组是 LC 谐振电路的一部分，其中包括确定振荡频率的电感器 ( L ) 和电容器 ( C )。次级绕组向晶体管放大器的输入提供反馈信号。该反馈与原始信号“同相”，这是维持振荡所必需的。
　　然后，阿姆斯特朗振荡器中变压器的使用是其操作不可或缺的一部分，反馈量由反馈次级线圈和主初级线圈之间的电磁耦合控制。该变压器还提供隔离、阻抗匹配和相位对齐功能。
　　由于变压器初级绕组的电感 ( L PRI ) 通常是固定的，因此可以通过改变形成谐振 LC 储能电路的电容来调整振荡器的振荡频率。但将允许在有限的频率范围内进行频率调谐。
　　但实际上，阿姆斯特朗振荡器设计在 RF 应用中不如 Colpitts 或 Hartley 设计常见，因为使用了特殊的高频变压器，这会增加额外的成本和 PCB 尺寸。

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