再贴一个关于技术的帖子:
前面俺贴了一个10mhz滤波器的帖子,说到铷钟到滤波器之间需要缓冲器,从滤波器到输出之间也需要加上缓冲器,应朋友要求,应达到这样的性能:
1、 在50ohm负载上得到5vp-p的正弦波电压,这相当于1.8v有效值,大约60毫瓦的功率。还是有道理的,既可以驱动cmos或者ttl电路,又可以送入大部分仪器中作为外同步时钟,即有足够的幅度,又不至于烧毁仪器。
2、 缓冲器是直流开路形式,即采用交流输出的电路形式。这样既可以防止有些仪器的输入端隔断直流而导致我们的缓冲器工作异常(就像我们的铷钟一样),又可以防止如果使用直流短路的缓冲器而影响仪器内部电路的直流工作状态,因为我们并不知道要接入的仪器是如何处理输入端口的。这还有一个好处是可以在缓冲器输出端加上任意的直流偏置以适应不同电路试验的要求,比如cmos实验时加上2.5v的偏压,交流电路实验时不加偏压。
3、 缓冲器最好输出阻抗远低于50ohm,定压输出。驱动50ohm电缆有两种方法,一种是缓冲器本身就是50ohm输出阻抗,另一种是缓冲器低阻抗输出,在电缆端接50ohm负载时得到传输线上的行波。我们选择后者,因为它可以变成前者,只需要在输出端串联一个几十欧姆的电阻,他也不会在电缆端头的50ohm负载断掉后引起电压上升一倍,对仪器比较安全(10vp-p还是比较可怕滴)。
4、 低失真。自然咧,要不我们加滤波器造啥?
胡擂了半天其实就是一个意思,使用运放一类的电路作个缓冲器就行了。本来去中关村想找找视频放大器、诺顿放大器或者高速大功率运放,买两个回来试试。可是转过之后俺很失望,像592一类的视频放大器输出能力不够,需要用晶体管加缓冲,像3554一类的高速功率运放不好买,还特别贵。所以俺们改变主意,既然咋也要用晶体管,何不用晶体管来个纯的,现在管子便宜,咱就因地制宜,不吃猪肉,只看猪跑。
顺便问问各位朋友,谁知道现在流行的宽带运放是哪些,好买些便宜些的。我好久不买这类零件,也不知道现在的市场情况,郁闷…
于是出现下图,大致原理如下:
1、 q101铷钟输入缓冲器:驱动滤波器用的,隔绝滤波器对铷钟内部电路带来的不良影响。
2、 带通滤波器:就是我前面帖子介绍的那种,现在置入输入输出都是50ohn阻抗的标准运行环境中,以保证匹配。同时,滤波器工作在小功率状态下,磁芯电感的非线性不明显,输出性能可以更接近设计值。
3、 带增益的输出缓冲器:滤波器的输出较小,在这里被提升,同时降低输出阻抗。q301是单管共射电压放大器,增加复合负反馈以稳定工作点、降低失真、展宽频带。q302-305是功率提升电路,特点是免调试、效率高、速度快、输出阻抗低。须说明,晶体管共射放大器3阶互调失真严重,为了保证输出纯净,在它前面加入滤波器是有好处的,总比直接放大铷钟的方波要好,所以我们把滤波器中置是一举多得。这里使用15v工作电压也是为了保证在输出5vp-p的情况下降低失真。如果需要10vp-p的输出,电源电压应提高到24v,这样与铷钟共用一个电源虽然省去一个7815,但是电路负担加大,小心烧管子,
调试要点:既然是模拟电路,就存在讨厌的调试,共三点:
1、 顺序调整l1-l3,以得到最大的10mhz输出,重复调整两遍即可。有条件的话在滤波器输入和输出端夹上示波器探头,调整磁芯使得输入输出波形的相位基本对齐,此时可以看到输入端出现中间凹陷的对称矩形波,李鲨鱼图形呈现清晰的“z”字。
2、 调整r304改变q301电压增益,以在输出端接入50ohm负载时得到规定的输出摆幅。(负载断开后电压会略有上升)。
3、 调整r301使得q301集电极电位在7-8v之间即可,此时动态范围最大,有利于降低失真。
其他问题:
1、 铷钟是否可以直接接入此电路输入端:自然咧,不过别忘了给铷钟接一个50ohm负载电阻。
2、 这是正弦波缓冲器,那么方波的缓冲输出咋办:直接在铷钟输出端加74ac04做缓冲即可,免调试。若ac04的几个门并联可以增加带载能力,但增加ac04损毁的概率。74ac04需要5v电源。
下图尺寸受限,不太清晰。需要看详细原理图和仿真波形的话请下载pdf文档。
73给各位!