一种用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路的制作方法

本实用新型属于振荡电路技术领域，具体涉及一种用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路。

背景技术：

目前的振荡电路一般为晶体振荡电路和NE555振荡电路，晶体振荡电路的频率稳定性高，但是其电路机构复杂，体积大，不便于集成等缺点；NE555振荡电路虽然电路比较简单，但是其输出的频率不高。随之技术发展出现利用声表面波器件的振荡电路，声表面波器件的基本结构主要是由金属叉指换能器(IDT)和具有压电特性的基底材料组成。IDT具有频率选择性，当信号频率对应的声波长与IDT周期对应时，将选择出幅度最强的声表面波(SAW)，其他频率根据相位相消原理，幅度会被削弱。且延迟线型声表面波器件具有较长的声波传输途径，因此可获得较大的敏感薄膜面积，常用作化学传感器，如用来检测甲烷、二氧化硫、氢气、化学毒剂等。但是延迟线型声表面波器件搭建振荡电路的过程中，亟需一种结构简单、设计合理的用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路，适应于宽带延迟线型声表面波器件，且保证振荡电路输出的频率稳定。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路，其结构简单、设计合理且成本低，宽带延迟线型SAW器件作为振荡电路的选频元件，稳定性好，从而便于提供稳定的振荡源，实用性强。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：一种用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路，其特征在于：包括依次连接的SAW器件、带通滤波电路、第一级放大电路、移相电路和第二级放大电路，所述移相电路包括变容二极管D1、变容二极管D2、电阻R3、电阻R4、电感L6和电阻R5，所述变容二极管D1的阳极分两路，一路经电阻R4接地，另一路与第一级放大电路的输出端相接；所述变容二极管D1的阴极分两路，一路经电阻R3与0.9V直流电源输出端相接，另一路与变容二极管D2的阴极相接；所述变容二极管D2的阳极与电感L6的一端相接，所述电感L6的另一端分两路，一路经电阻R5接地，另一路为移相电路的输出端,所述带通滤波电路与第一级放大电路的连接端为振荡电路的输出端。

上述的一种用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路，其特征在于：所述带通滤波电路包括电感L4、电容C11、电容C14和电感L5，所述电感L4的一端、电容C11的一端和电容C14的一端的连接端与SAW器件的一端相接，所述电感L4的另一端和电容C11的另一端均接地，所述电容C14的另一端与电感L5的一端相接,所述电感L5的另一端分两路，一路为带通滤波电路的输出端，另一路为振荡电路的输出端。

上述的一种用于宽带延迟线型声表面波器件的振荡电路，其特征在于：所述第一级放大电路包括放大器U1，所述放大器U1的输入端经电容C12与带通滤波电路的输出端相接，所述放大器U1的输出端分两路，一路与电阻R1的一端相接，另一路为第一级放大电路的输出端；所述电阻R1的另一端分两路，一路经并联的电容C2、电容C3和电容C4接地，另一路与电感L1的一端相接；

所述第二级放大电路包括放大器U2，所述放大器U2的输入端与移相电路的输出端相接，所述放大器U2的输出端分两路，一路与电阻R2的一端，另一路与电容C13的一端相接；所述电阻R2的另一端分三路，一路经并联的电容C6、电容C7和电容C5接地，另一路与电感L1的另一端相接，第三路与电感L2的一端相接；所述电感L2的另一端分两路，一路经并联的电容C9、电容C10和电容C8接地，另一路与5.5V直流电源输出端相接；所述电容C13的另一端与SAW器件的另一端相接。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、电路结构简单、设计合理，元器件较少，成本低且体积小。

2、采用宽带延迟线型SAW器件作为振荡电路的选频元件，是因为声表面波器件与传统晶振相比，具有体积小、灵敏度高、工作稳定、生产成本低、易于集成化及无线化等优点。

3、所采用的SAW器件为宽带声表面波延迟线型器件，由于声表面波延迟线型器件、带通滤波电路均具有较大的插入损耗，因此设置第一级放大电路和第二级放大电路，保证放大器增益足够补偿回路的损耗。

4、SAW器件、带通滤波电路、第一级放大电路和第二级放大电路组成的电路会产生一定相移，开环电路闭合时，环路在中心频率点附近将不满足相移条件，电路将不会振荡。所以需要在电路中增加移相电路，从而使环路的相移为0°，满足振荡条件。

5、振荡电路中带通滤波电路的增加使开环电路的频带极窄，这样就有可能使振荡电路稳定振荡在一个确定的频率点，且同时抑制高次谐波，使输出的电信号稳定。

综上所述，本实用新型结构简单、设计合理且成本低，宽带延迟线型SAW器件作为振荡电路的选频元件，稳定性好，从而便于提供稳定的振荡源，实用性强。

下面经附图和实施例，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本实用新型的电路原理框图。

图2为本实用新型的电路原理图。

附图标记说明:

1—SAW器件； 2—带通滤波电路； 3—第一级放大电路；

4—移相电路； 5—第二级放大电路。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实用新型包括依次连接的SAW器件1、带通滤波电路2、第一级放大电路3、移相电路4和第二级放大电路5，所述移相电路4包括变容二极管D1、变容二极管D2、电阻R3、电阻R4、电感L6和电阻R5，所述变容二极管D1的阳极分两路，一路经电阻R4接地，另一路与第一级放大电路3的输出端相接；所述变容二极管D1的阴极分两路，一路经电阻R3与0.9V直流电源输出端相接，另一路与变容二极管D2的阴极相接；所述变容二极管D2的阳极与电感L6的一端相接，所述电感L6的另一端分两路，一路经电阻R5接地，另一路为移相电路4的输出端，所述带通滤波电路2与第一级放大电路3的连接端为振荡电路的输出端。

如图2所示，本实施例中，所述带通滤波电路2包括电感L4、电容C11、电容C14和电感L5，所述电感L4的一端、电容C11的一端和电容C14的一端的连接端与SAW器件1的一端相接，所述电感L4的另一端和电容C11的另一端均接地，所述电容C14的另一端与电感L5的一端相接,所述电感L5的另一端分两路，一路为带通滤波电路2的输出端，另一路为振荡电路的输出端。

如图2所示，本实施例中，所述第一级放大电路3包括放大器U1，所述放大器U1的输入端经电容C12与带通滤波电路2的输出端相接，所述放大器U1的输出端分两路，一路与电阻R1的一端相接，另一路为第一级放大电路3的输出端；所述电阻R1的另一端分两路，一路经并联的电容C2、电容C3和电容C4接地，另一路与电感L1的一端相接；

所述第二级放大电路5包括放大器U2，所述放大器U2的输入端与移相电路4的输出端相接，所述放大器U2的输出端分两路，一路与电阻R2的一端，另一路与电容C13的一端相接；所述电阻R2的另一端分三路，一路经并联的电容C6、电容C7和电容C5接地，另一路与电感L1的另一端相接，第三路与电感L2的一端相接；所述电感L2的另一端分两路，一路经并联的电容C9、电容C10和电容C8接地，另一路与5.5V直流电源输出端相接；所述电容C13的另一端与SAW器件1的另一端相接。

本实施例中，所述SAW器件1为Phonon Corp公司的型号为101471商用声表面波延迟线器件，中心频率为60MHz，插入损耗为35.573dB，中心频率点相移-117.404°。

本实施例中，所述电阻R1和电阻R2均为100Ω电阻，所述电阻R3、电阻R4和电阻R5均为50MΩ电阻。

本实施例中，所述电容C2、电容C6和电容C9均为1000pF的非极性电容，所述电容C3、电容C7和电容C10均0.01μF的非极性电容，所述电容C4、电容C5和电容C8均4.7μF的非极性电容，所述电容C12和电容C13均为300pF的非极性电容，所述电容C14为1.93pF的非极性电容，所述电容C11为1.099μF的非极性电容。

本实施例中，所述电感L1和电感L2均为10μH的非极性电感，所述电感L4为6.403pH的非极性电感，所述电感L5为3.686μH的非极性电感，所述电感L6为691nH的非极性电感。

本实施例中，所述第一放大器是型号为INA-02186的放大器U1，所述第二放大器是型号为INA-02186的放大器U2。

本实施例中，选择INA-02186的放大器U1和型号为INA-02186的放大器U2，是因为INA-02186的放大器为射频集成放大器，其电路设计较射频晶体管相对简单，低噪、高增益；另外，为了保证振荡电路能够稳定快速的振荡，增益余量必须要大于零，一般为6dB，SAW器件1的插入损耗高达35dB，将增益余量考虑在内，放大器至少能够提供41dB的增益；回路阻抗不匹配也会造成1dB至2dB的损耗，这些损耗加起来要求放大器至少得具有35dB的增益。再有,考虑的是放大器的最大允许输入功率需要大于放大器的最大输出功率与整个回路所消耗的功率之差，而保证放大器不会被损坏。

本实施例中，设置第一级放大电路3和第二级放大电路5，是为了采用两级放大结构，来保证电路中的增益大于损耗。

本实施例中，因为SAW器件1具有非常宽的带宽，所以当其与第一级放大电路3和第二级放大电路5构成振荡电路时，必定会有非常多的可能会发生振荡的频率点，即使振荡电路在某一频率点发生振荡也极有可能会产生频率跳变，造成振荡电路的不稳定输出，所以设置带通滤波电路2。

本实施例中，SAW器件1、带通滤波电路2、第一级放大电路3、第二级放大电路5组成的电路的相移为162.771°，此时将开环电路闭合时，环路在60MHz频率点附近将不满足相移条件，电路将不会振荡。设置移相电路4，是因为通过直流电压源导致移相电路4中二极管D1和二极管D2电容值发生改变，从而使环路的相移为0°，满足振荡条件。

本实用新型使用时，在5.5V直流电源闭合的瞬间，各种不同频率的干扰信号串入振荡电路中，经过放大器U2的放大之后，放大器U2输出的各种放大噪声信号只有与SAW器件1构成的选频网络的频率相同的频率信号，才能满足该选频网络的相位平衡条件而被送入带通滤波电路2中进行过滤，经过带通滤波电路2滤波后得到的信号并依次发送至放大器U1和和放大器U2进行进一步放大，即形成正反馈，其他频率的信号由于不满足相位条件，逐渐被抑制。在大器U1和和放大器U2放大的过程中，移相电路4配合SAW器件1、带通滤波电路2、第一级放大电路3、第二级放大电路5，使得环路的相移为0°，满足振荡条件。由于放大器U1的增益和放大器U2的增益之和大于整个环路的损耗，这个与选频网络频率相同的频率信号经放大器U1和放大器U2不断循环放大，振幅逐渐增大，在与选频网络频率相同的频率信号经放大器U1和放大器U2不断循环放大的过程中，当该频率信号继续被放大时，放大器U1和放大器U2内部晶体管从饱和区进入到了截止区，放大器U1和放大器U2的放大倍数β就会下降，最终使得整个环路的增益趋于1，环路达到稳定振荡，此时环路信号通过滤波电路2后，再次滤除干扰信号，即可从带通滤波电路2输出一个频率固定、幅值稳定的正弦波信号。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。