振蕩電路的工作原理及其特性
發布時間:2019-08-26 責任編輯:wenwei
【導讀】振zhen蕩dang電dian路lu,簡jian單dan來lai講jiang,就jiu是shi指zhi能neng夠gou產chan生sheng大da小xiao和he方fang向xiang均jun隨sui著zhe周zhou期qi發fa生sheng變bian化hua的de振zhen蕩dang電dian流liu,而er產chan生sheng的de這zhe種zhong振zhen蕩dang電dian流liu的de電dian路lu我wo們men就jiu叫jiao做zuo振zhen蕩dang電dian路lu。LC回路便是其中最簡單的振蕩電路。振蕩電流不能用線圈在磁場中轉動產生,它是 一yi種zhong頻pin率lv比bi較jiao高gao的de交jiao變bian電dian流liu,隻zhi能neng在zai振zhen蕩dang電dian路lu中zhong產chan生sheng。那na麼me振zhen蕩dang電dian路lu的de工gong作zuo原yuan理li具ju體ti是shi什shen麼me呢ne?在zai接jie下xia來lai的de文wen章zhang中zhong,小xiao編bian將jiang會hui為wei您nin詳xiang細xi的de介jie紹shao,希xi望wang對dui您nin的de學xue習xi有you所suo幫bang助zhu!
振蕩電路物理模型滿足的條件有以下3點:
1.電感線圈L集中了全部電路的電感,電容器C集中了全部電路的電容,無潛布電容存在。
2.個電路的電阻R=0(包括線圈、導線),從能量角度看沒有其它形式的能向內能轉化,即熱損耗為零。
3.LC振蕩電路在發生電磁振蕩時不向外界空間輻射電磁波,是嚴格意義上的閉合電路,LC電(dian)路(lu)內(nei)部(bu)隻(zhi)發(fa)生(sheng)線(xian)圈(quan)磁(ci)場(chang)能(neng)與(yu)電(dian)容(rong)器(qi)電(dian)場(chang)能(neng)之(zhi)間(jian)的(de)相(xiang)互(hu)轉(zhuan)化(hua),即(ji)便(bian)是(shi)電(dian)容(rong)器(qi)內(nei)產(chan)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua)電(dian)場(chang),線(xian)圈(quan)內(nei)產(chan)生(sheng)的(de)變(bian)化(hua)磁(ci)場(chang)也(ye)沒(mei)有(you)按(an)麥(mai)克(ke)斯(si)韋(wei)的(de)電(dian)磁(ci)場(chang)理(li)論(lun)激(ji)發(fa)相(xiang)應(ying)的(de)磁(ci)場(chang)和(he)電(dian)場(chang),向(xiang)周(zhou)圍(wei)空(kong)間(jian)輻(fu)射(she)電(dian)磁(ci)波(bo)。
一般振蕩電路由放大電路、正反饋網絡、選(xuan)頻(pin)網(wang)絡(luo)和(he)穩(wen)幅(fu)電(dian)路(lu)四(si)部(bu)分(fen)組(zu)成(cheng)。敖(ao)大(da)電(dian)路(lu)是(shi)滿(man)足(zu)幅(fu)度(du)平(ping)衡(heng)條(tiao)件(jian)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de),因(yin)為(wei)振(zhen)蕩(dang)過(guo)程(cheng)中(zhong),必(bi)然(ran)會(hui)有(you)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao),導(dao)致(zhi)振(zhen)蕩(dang)衰(shuai)減(jian)。通(tong)過(guo)放(fang)大(da)電(dian)路(lu),可(ke)以(yi)控(kong)製(zhi)電(dian)源(yuan)不(bu)斷(duan)地(di)向(xiang)振(zhen)蕩(dang)係(xi)統(tong)提(ti)供(gong)能(neng)量(liang),以(yi)維(wei)持(chi)等(deng)幅(fu)振(zhen)蕩(dang),所(suo)以(yi)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)實(shi)質(zhi)上(shang)是(shi)一(yi)個(ge)換(huan)能(neng)器(qi),它(ta)起(qi)補(bu)充(chong)能(neng)量(liang)損(sun)耗(hao)的(de)作(zuo)用(yong)。
正(zheng)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)是(shi)滿(man)足(zu)相(xiang)位(wei)平(ping)衡(heng)條(tiao)件(jian)必(bi)不(bu)可(ke)少(shao)的(de),它(ta)將(jiang)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)輸(shu)出(chu)電(dian)量(liang)的(de)一(yi)部(bu)分(fen)或(huo)全(quan)部(bu)返(fan)送(song)到(dao)輸(shu)入(ru)端(duan),完(wan)成(cheng)自(zi)激(ji)任(ren)務(wu),實(shi)質(zhi)上(shang),它(ta)起(qi)能(neng)量(liang)控(kong)製(zhi)作(zuo)用(yong)。選(xuan)頻(pin)網(wang)絡(luo)的(de)作(zuo)用(yong)是(shi)使(shi)通(tong)過(guo)正(zheng)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)的(de)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)中(zhong),隻(zhi)有(you)所(suo)選(xuan)定(ding)的(de)信(xin)號(hao)才(cai)能(neng)使(shi)電(dian)路(lu)滿(man)足(zu)自(zi)激(ji)振(zhen)蕩(dang)條(tiao)件(jian),對(dui)於(yu)其(qi)他(ta)頻(pin)率(lv)的(de)信(xin)號(hao),由(you)於(yu)不(bu)能(neng)滿(man)足(zu)自(zi)激(ji)振(zhen)蕩(dang)條(tiao)件(jian),從(cong)而(er)受(shou)到(dao)抑(yi)製(zhi),其(qi)目(mu)的(de)在(zai)於(yu)使(shi)電(dian)路(lu)產(chan)生(sheng)單(dan)一(yi)頻(pin)率(lv)的(de)正(zheng)弦(xian)波(bo)信(xin)號(hao)。
選頻網絡若由R、C元件組成,稱RC正弦波振蕩電路;若由L、C元件組成,則稱LC正弦波振蕩電路;若ruo用yong石shi英ying晶jing體ti組zu成cheng,則ze稱cheng石shi英ying晶jing體ti振zhen蕩dang電dian路lu。穩wen幅fu電dian路lu的de作zuo用yong是shi穩wen定ding振zhen蕩dang信xin號hao的de振zhen幅fu,它ta可ke以yi采cai用yong熱re敏min元yuan件jian或huo其qi他ta限xian幅fu電dian路lu,也ye可ke以yi利li用yong放fang大da電dian路lu自zi身shen元yuan件jian的de非fei線xian性xing來lai完wan成cheng。為wei了le更geng好hao地di獲huo得de穩wen定ding的de等deng幅fu振zhen蕩dang,有you時shi還hai需xu引yin入ru負fu反fan饋kui網wang絡luo。
在分析振蕩電路的工作原理時先檢查電路是否具有放大電路、反饋網絡、xuanpinwangluohewenfuhuanjie,zaijianzhafangdadianludejingtaigongzuodianshifounengbaozhengfangdadianluzhengchanggongzuo,ranhoufenxidianlushifoumanzuzijizhendangtiaojian,jixiangweipinghengtiaojianyuzhenfupinghengtiaojian。
振蕩電路的振蕩條件包括平衡條件和起振條件兩部分。
zhendangdianludepinghengtiaojianjiushizhendangdianluweichidengfuzhendangdetiaojian。zhendangdianludepinghengtiaojianbaokuofudupinghengtiaojianhexiangweipinghengtiaojianliangbufen。zhendangdianlufasuoyinenggouzaimeiyouwaijiashurujiaoliuxinhaodeqingkuangxiajiuyoushuchuxinhao,shiyinweitayongzishendezhengfankuixinhaozuoweishuruxinhaole。
所以,為了使振蕩電路維持等幅振蕩,必須使它的反饋信號Vf的幅度和相位與它的淨輸入信號Vid相同。振蕩電路的幅度平衡條件是AF =1;振蕩電路的相位平衡條件是cpA +(pf=+2n,7r(n=0,l,2,3--)。式中,妒A表示基本放大電路的相移,9f表(biao)示(shi)正(zheng)反(fan)饋(kui)網(wang)絡(luo)的(de)相(xiang)移(yi)。對(dui)於(yu)一(yi)個(ge)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)來(lai)說(shuo),必(bi)須(xu)同(tong)時(shi)滿(man)是(shi)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)幅(fu)度(du)平(ping)衡(heng)條(tiao)件(jian)和(he)相(xiang)位(wei)平(ping)衡(heng)條(tiao)件(jian),振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)才(cai)能(neng)維(wei)持(chi)等(deng)幅(fu)振(zhen)蕩(dang)。
振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)剛(gang)開(kai)始(shi)工(gong)作(zuo)時(shi),在(zai)接(jie)通(tong)電(dian)源(yuan)的(de)瞬(shun)間(jian),電(dian)路(lu)中(zhong)便(bian)產(chan)生(sheng)了(le)電(dian)流(liu)擾(rao)動(dong)。這(zhe)些(xie)電(dian)流(liu)擾(rao)動(dong)可(ke)能(neng)是(shi)接(jie)通(tong)電(dian)源(yuan)的(de)瞬(shun)間(jian)引(yin)起(qi)的(de)電(dian)流(liu)突(tu)變(bian),也(ye)可(ke)能(neng)是(shi)三(san)極(ji)管(guan)或(huo)電(dian)路(lu)內(nei)部(bu)的(de)噪(zao)聲(sheng)信(xin)號(hao)。這(zhe)個(ge)電(dian)流(liu)擾(rao)動(dong)中(zhong)包(bao)含(han)了(le)多(duo)種(zhong)頻(pin)率(lv)的(de)微(wei)弱(ruo)正(zheng)弦(xian)波(bo)信(xin)號(hao),這(zhe)些(xie)信(xin)號(hao)就(jiu)是(shi)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)初(chu)始(shi)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)。
在振蕩電路開始工作時,如果能滿足AF》1,則ze通tong過guo振zhen蕩dang電dian路lu的de放fang大da與yu選xuan頻pin作zuo用yong,就jiu能neng將jiang與yu選xuan頻pin網wang絡luo頻pin率lv相xiang同tong的de正zheng弦xian波bo信xin號hao放fang大da並bing反fan饋kui到dao放fang大da電dian路lu的de輸shu入ru端duan,而er其qi他ta頻pin率lv的de信xin號hao則ze被bei選xuan頻pin網wang絡luo抑yi製zhi掉diao。這zhe樣yang就jiu能neng使shi振zhen蕩dang電dian路lu在zai接jie通tong電dian源yuan後hou,從cong小xiao到dao大da的de建jian立li起qi振zhen蕩dang,直zhi至zhiAF =1時,振蕩幅度定下來。所以AF》1稱為振蕩電路的起振條件。
利用三極管的非線性或在電路中采用負反饋等措施,即可使振蕩電路從AF 》1過渡到AF =1,達到穩定振幅的目的。
如果把振蕩電路的維持條件和起振條件結合起來,寫作AF≥1,這zhe就jiu是shi振zhen蕩dang電dian路lu的de幅fu度du平ping衡heng條tiao件jian。也ye就jiu是shi說shuo,要yao保bao證zheng振zhen蕩dang電dian路lu能neng夠gou產chan生sheng並bing維wei持chi等deng幅fu振zhen蕩dang,在zai滿man足zu維wei持chi條tiao件jian的de同tong時shi,還hai必bi須xu滿man足zu起qi振zhen條tiao件jian。綜zong上shang所suo述shu,振zhen蕩dang電dian路lu的de振zhen蕩dang條tiao件jian為weiAF≥1:(;PA +(pf=t:2n-rr(n =0,l,2,3--)o
在設計振蕩電路時,還必須注意以下的特性。
1輸出位準的穩定度
相對於時間,溫度,電源電壓的輸出位準穩定度。
2振蕩波形失真
此為正弦波輸出的失真率表示。如果為純粹的正弦波時,失真率成為零。
在高頻率振蕩電路中,除了上述特性以外,尚要考慮到在設計時的頻率可變範圍以及振蕩頻率範圍
3頻率穩定度
振蕩電路特性的良否,是由頻率穩定度決定的,此為振蕩器的重要特性。關於頻率的變動可以用以下數值表示之。
頻率:經過時間的變動
電源ON後,隨著時間的經過,所產生的頻率變動。特別是,在熱機(warm-up)時的變動最大。
頻率溫度係數
相對於溫度變化時的頻率變動,用ppm/℃表示。
頻率:電源電壓變動
電源電壓變化時的頻率變動,用%/V表示。
我們知道振蕩電路由四部分組成,分別是放大電路、正反饋網絡、選(xuan)頻(pin)網(wang)絡(luo)和(he)穩(wen)幅(fu)電(dian)路(lu)。我(wo)們(men)在(zai)分(fen)析(xi)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)工(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)時(shi),應(ying)該(gai)先(xian)檢(jian)查(zha)電(dian)路(lu)的(de)各(ge)個(ge)環(huan)節(jie)是(shi)否(fou)完(wan)善(shan),其(qi)次(ci)還(hai)要(yao)檢(jian)查(zha)放(fang)大(da)電(dian)路(lu)的(de)靜(jing)態(tai)工(gong)作(zuo)點(dian)是(shi)否(fou)正(zheng)確(que),放(fang)大(da)電(dian)路(lu)能(neng)否(fou)正(zheng)常(chang)工(gong)作(zuo),然(ran)後(hou)分(fen)析(xi)電(dian)路(lu)是(shi)否(fou)滿(man)足(zu)自(zi)激(ji)振(zhen)蕩(dang)條(tiao)件(jian)。隻(zhi)有(you)各(ge)個(ge)方(fang)麵(mian)都(dou)檢(jian)查(zha)確(que)認(ren)後(hou),我(wo)們(men)再(zai)來(lai)分(fen)析(xi)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)共(gong)作(zuo)原(yuan)理(li)就(jiu)會(hui)比(bi)較(jiao)容(rong)易(yi)理(li)解(jie)了(le)。
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