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用于气体检测的声表面波振荡电路设计

作者:时间:2012-03-16来源:网络收藏

( 1)相位条件, 即谐振器和环路其他元件引起的总相移为2 的整数倍。

( 2)幅值条件, 即环路增益为1。

( 3)其他谐振模态的抑制, 即在除所需要的谐振模态的其他频率点上, 产生谐振所需要的相位和幅值条件不同时满足。

基于上述条件, 本设计的第一步是选取合适的射频集成电路( RF IC )放大器, 使其参数满足声电路的相关要求。这些参数包括放大增益、带宽和最大输入功率等等。选择合适的放大器, 在一定频率范围内, 不同频率的声波器件都可以使用相同的电路, 从而实现。第二步, 设计一个无源LC滤波器把开路增益限制在双端声波器件基频附近较窄的频率范围内, 此时双端声表面波器件作为一个元件放置在放大器的反馈电路中。

由于在闭环内建立起振荡应满足相位平衡条件, 因此放大器本身的相位变化也必然要引起输出频率的变化。这种相位变化主要来源于电源电压的变化、温度的变化及元件的老化等。因此闭环放大器应选择其相频特性在振荡器中心频率附近较大范围内保持平坦、使电源电压等因素对频率变化影响最小的类型。此外, 选择低噪声、高增益的放大器尤为重要。另外, 为简化匹配电路的设计, 可以选择输入输出阻抗均为50 的单片放大器。综上考虑, 本次设计所选取的放大器为UPC2748T, 该型号的放大器工作电压为3V、中心工作频率为900MH z, 具有优越的性能, 体积小, 而且价格便宜。

本设计的振荡电路原理图如图2所示, 由放大器U1、L2、L3、R1及声表面波谐振器构成振荡回路,其中L1、C1为放大器供电电压的处理部分, 信号在振荡回路内起振并达到稳定的振荡频率。在振荡环路内, 可调元器件为L2、L3、R1和C2, 因此振荡电路的调试简单快捷, 能够快速的设计好振荡电路。

当L2、L3为39nH, R1为0Ω, C2为1. 5 pF时, 满足电路振荡的条件, 电路实现稳定振荡。

51.jpg
图2 正反馈放大振荡电路原理图。

该振荡电路结构简单, 容易起振, 且由于有源器件较少, 因此不会过多引入噪声, 使得振荡电路的稳定性较好。振荡电路的振荡频率由SAW 器件的谐振频率决定, 调节闭环环路元器件, 使振荡回路满足振荡条件, 得到理想的振荡频率。选取合适的匹配电路, 可使得该振荡电路能够在很大范围内实现频率调节。此电路所用元器件较少, 方便实现多路通道的设计制作, 能够很好的应SAW 传感器阵列系统。



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