負(fù)阻型正弦波振蕩器

具有負(fù)的微變電阻特性的電子器件稱為負(fù)阻器件。在一個(gè)LC或者諧振腔振蕩回路中，若以負(fù)阻器件與消耗能量的常規(guī)電阻相抵消，使得振蕩回路無(wú)能量消耗。那么電路也能維持正常的振蕩。在實(shí)際電路中，負(fù)阻器件肯定是有源器件。

由這種形式構(gòu)成的振蕩器就是負(fù)阻振蕩器，它主要工作在100MHz以上的 超高頻段 。最早期的負(fù)阻振蕩器采用隧道二極管作為負(fù)阻器件。現(xiàn)代的幾十Ghz振蕩源的有源電路很多都采用負(fù)阻器件。

負(fù)阻器件

典型的負(fù)阻器件的伏安特性有如下兩種：

負(fù)阻器件特性示意圖

如上圖所示，它們的共同點(diǎn)是其伏安特性曲線中都有負(fù)斜率值的AB段，圖A中一個(gè)電壓值只對(duì)應(yīng)一個(gè)電流值，稱為電壓控制型負(fù)阻器件，應(yīng)用時(shí)施加于器件兩端的電壓需恒定才能使器件出現(xiàn)負(fù)阻特性，如隧道二極管；

圖B一個(gè)電流值只對(duì)應(yīng)一個(gè)電壓值，稱為電流控制型負(fù)阻器件，應(yīng)用時(shí)通過(guò)它的電流需恒定才能使器件出現(xiàn)負(fù)阻特性，有單結(jié)晶體管（雙基極二極管）、雪崩管、雙向負(fù)阻管等。

反饋型負(fù)阻振蕩器依靠LC振蕩回路中的電感和電容交換能量的規(guī)律得到正弦振蕩，再借助于正反饋將直流電能在回路電壓的控制下轉(zhuǎn)換為交流電能補(bǔ)充給振蕩回路。

負(fù)阻型振蕩器與反饋型LC正弦波振蕩器的區(qū)別在于 向LC回路補(bǔ)充能量的方式不同 。前者依靠負(fù)微變特性，后者依靠在回路交變電壓控制下將直流電能轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟娔埽a(bǔ)充給LC回路。

負(fù)阻器件與振蕩回路的連接方式

供電方面需要注意，對(duì)于電壓控制型負(fù)阻器件應(yīng)該用低內(nèi)阻的電壓源供電，對(duì)于電流控制型負(fù)阻器件應(yīng)該用高內(nèi)阻的電流源供電。振蕩回路與負(fù)阻器件的連接有兩種形式，分別是與負(fù)阻器件串聯(lián)和并聯(lián)如下圖所示，R表示回路中的損耗電阻：

振蕩回路與負(fù)阻器件的連接

如前述，負(fù)阻器件有壓控和流控之分，分別有對(duì)應(yīng)的工作要求，電壓恒定或者電流恒定，那么當(dāng)構(gòu)成一個(gè)負(fù)阻振蕩器時(shí)，對(duì)于電流控制型負(fù)阻振蕩器，應(yīng)選擇電流較為穩(wěn)定的[a]型回路，相反，電壓控制型負(fù)阻振蕩器應(yīng)選擇電壓較為穩(wěn)定的[b]型回路。

負(fù)阻振蕩器的起振與平衡穩(wěn)定條件

起振與平衡條件

如上圖所示，將負(fù)阻器件用電阻-r代替，便得到等效電路。

電流控制型負(fù)阻振蕩器的起振條件是負(fù)阻器件的等效電阻絕對(duì)值大于與其串聯(lián)的正電阻，平衡條件是二者相等。其振幅穩(wěn)定條件要滿足負(fù)阻器件的等效負(fù)電阻絕對(duì)值隨振蕩電流幅度的增大而減?。篸r/di＜0

電壓控制型負(fù)阻振蕩器的起振條件是負(fù)阻器件的等效負(fù)電阻絕對(duì)值小于與之并聯(lián)的正電阻，平衡條件是二者相等。其振幅穩(wěn)定條件要滿足負(fù)阻器件的等效負(fù)電阻絕對(duì)值隨振幅增大而增大：dr/du＞0

實(shí)際使用中的負(fù)阻振蕩器

隧道二極管負(fù)阻振蕩器實(shí)例

如上圖所示，R1為直流壓降電阻，R2很小用以獲得低阻的等效直流電壓源，電容器C1用作交流旁路。從交流等效電路來(lái)看，負(fù)阻器件與LC回路并聯(lián)?；芈返恼袷庮l率為：

其中Cd是負(fù)阻器件隧道二極管的等效極間電容。起振條件為：

審核編輯：劉清