在電子設計中，振蕩器是一個重要的組件，廣泛應用于信號發生、無線通信和音頻設備中。一般來說，設計一個穩定的正弦波振蕩器往往需要運算放大器或復雜的電路結構。

然而，是否可以僅用兩個晶體管就輕松實現一個高效的正弦波振蕩器呢?本文將介紹一種僅使用兩個晶體管、少量無源元件以及簡單反饋機制的正弦波振蕩器設計，并分析其工作原理和性能。

電路結構與原理

本文介紹的振蕩器電路如圖1所示。它由兩個主要部分組成：一個基于晶體管Q1的多反饋帶通濾波器(MFBF)和一個基于晶體管Q2的反相放大器。其中，多反饋帶通濾波器負責設定振蕩頻率，而反相放大器提供增益以維持振蕩。

多反饋帶通濾波器(Q1部分)

Q1及其周圍的電路構成了多反饋帶通濾波器。該濾波器的中心頻率由無源元件(電阻和電容)決定，其典型結構如圖2所示。

濾波器的頻率計算公式在大多數電子學教材中都可以找到(假設C1 = C2 = C)：

其中，R3的阻值決定了濾波器的中心頻率，而R2和R1的比值決定了濾波器的增益，具體公式為：

通常，這種濾波器使用運算放大器構建，但在本設計中，利用晶體管Q1實現了同樣的功能。雖然晶體管開環增益有限，但在適當的頻率范圍內仍然可以滿足振蕩條件。

反相放大器(Q2部分)

由Q2構成的反相放大器為濾波器提供信號增益，同時確保回路總相移達到360°。Q2的增益由R8和R7的比值決定，具體公式為：

為了防止信號過載并保持正弦波的形狀，R8與二極管D1、D2一起構成了一個限幅電路。當信號幅值超過一定閾值時，二極管導通，限制電壓幅度，從而保證輸出信號穩定。

振蕩原理分析

在濾波器的中心頻率處，濾波器的相移為180°，而Q2的反相特性又引入了額外的180°相移，使回路總相移為360°。同時，由于Q2提供了足夠的增益，回路增益大于1，滿足巴克豪森振蕩條件，電路即可產生穩定的正弦波輸出。

需要注意的是，濾波器的無源元件決定了中心頻率。通過調整R3的阻值，可以改變振蕩器的頻率范圍。本設計中，R3的調整范圍為1kΩ到6kΩ，對應的輸出頻率范圍為498 Hz至1230 Hz。

性能表現

實驗表明，該振蕩器電路具有良好的穩定性和較低的失真。輸出信號的失真度約為1%，且輸出幅值相對穩定。在電源電壓從9V變化到12V時，振蕩頻率僅變化約2Hz，而輸出幅值從0.80 Vpp變化到0.86 Vpp，表現出較強的抗干擾能力。

結語

通過巧妙設計，這款僅使用兩個晶體管的振蕩器電路實現了高效、穩定的正弦波輸出，充分展現了電子設計中以簡馭繁的藝術。這種電路設計不僅簡潔實用，也為振蕩器領域提供了新的思路，尤其適合對成本和元件數量有所限制的應用場景。

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