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 yizhongpinlvbijiaogaodejiaobiandianliu,zhinengzaizhendangdianluzhongchansheng。namezhendangdianludegongzuoyuanlijutishishenmene?zaijiexialaidewenzhangzhong,xiaobianjianghuiweininxiangxidejieshao,xiwangduinindexuexiyousuobangzhu!
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、選xuan頻pin網wang絡luo和he穩wen幅fu環huan節jie,再zai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能neng保bao證zheng放fang大da電dian路lu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,即ji相xiang位wei平ping衡heng條tiao件jian與yu振zhen幅fu平ping衡heng條tiao件jian。
振蕩電路的振蕩條件包括平衡條件和起振條件兩部分。
振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)平(ping)衡(heng)條(tiao)件(jian)就(jiu)是(shi)振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)維(wei)持(chi)等(deng)幅(fu)振(zhen)蕩(dang)的(de)條(tiao)件(jian)。振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)的(de)平(ping)衡(heng)條(tiao)件(jian)包(bao)括(kuo)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)兩(liang)部(bu)分(fen)。振(zhen)蕩(dang)電(dian)路(lu)乏(fa)所(suo)以(yi)能(neng)夠(gou)在(zai)沒(mei)有(you)外(wai)加(jia)輸(shu)入(ru)交(jiao)流(liu)信(xin)號(hao)的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)就(jiu)有(you)輸(shu)出(chu)信(xin)號(hao),是(shi)因(yin)為(wei)它(ta)用(yong)自(zi)身(shen)的(de)正(zheng)反(fan)饋(kui)信(xin)號(hao)作(zuo)為(wei)輸(shu)入(ru)信(xin)號(hao)了(le)。
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,9fbiaoshizhengfankuiwangluodexiangyi。duiyuyigezhendangdianlulaishuo,bixutongshimanshizhendangdianludefudupinghengtiaojianhexiangweipinghengtiaojian,zhendangdianlucainengweichidengfuzhendang。
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,zhejiushizhendangdianludefudupinghengtiaojian。yejiushishuo,yaobaozhengzhendangdianlunenggouchanshengbingweichidengfuzhendang,zaimanzuweichitiaojiandetongshi,haibixumanzuqizhentiaojian。zongshangsuoshu,zhendangdianludezhendangtiaojianweiAF≥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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