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振蕩電路的工作原理具體是什么?

振蕩電路,簡(jiǎn)單來(lái)講,就是指能夠產(chǎn)生大小和方向均隨著(zhù)周期發(fā)生變化的振蕩電流,而產(chǎn)生的這種振蕩電流的電路我們就叫做振蕩電路。


LC回路便是其中zui簡(jiǎn)單的振蕩電路。 振蕩電流不能用線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉動(dòng)產(chǎn)生,它是一種頻率比較高的交變電流,只能在振蕩電路中產(chǎn)生。 那么振蕩電路的工作原理具體是什么呢? 在接下來(lái)的文章中,小編將會(huì )為您詳細的介紹,希望對您的學(xué)習有所幫助!


振蕩電路物理模型需要滿(mǎn)足的3個(gè)條件
  1. 電感線(xiàn)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(wú)潛布電容存在。

  2. 個(gè)電路的電阻R=0(包括線(xiàn)圈、導線(xiàn)),從能量角度看沒(méi)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(fā)生電磁振蕩時(shí)不向外界空間輻射電磁波,是嚴格意義上的閉合電路,LC電路內部只發(fā)生線(xiàn)圈磁場(chǎng)能與電容器電場(chǎng)能之間的相互轉化,即便是電容器內產(chǎn)生的變化電場(chǎng),線(xiàn)圈內產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)也沒(méi)有按麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論激發(fā)相應的磁場(chǎng)和電場(chǎng),向周?chē)臻g輻射電磁波。


振蕩電路組成部分


放大電路 


一般振蕩電路由放大電路、正反饋網(wǎng)絡(luò )、選頻網(wǎng)絡(luò )和穩幅電路四部分組成。 放大電路是滿(mǎn)足幅度平衡條件必不可少的,因為振蕩過(guò)程中,必然會(huì )有能量損耗,導致振蕩衰減。 通過(guò)放大電路,可以控制電源不斷地向振蕩系統提供能量,以維持等幅振蕩,所以放大電路實(shí)質(zhì)上是一個(gè)換能器,它起補充能量損耗的作用。


正反饋網(wǎng)絡(luò ) 


正反饋網(wǎng)絡(luò )是滿(mǎn)足相位平衡條件必不可少的,它將放大電路輸出電量的一部分或全部返送到輸入端,完成自激任務(wù),實(shí)質(zhì)上,它起能量控制作用。 選頻網(wǎng)絡(luò )的作用是使通過(guò)正反饋網(wǎng)絡(luò )的反饋信號中,只有所選定的信號才能使電路滿(mǎn)足自激振蕩條件,對于其他頻率的信號,由于不能滿(mǎn)足自激振蕩條件,從而受到抑制,其目的在于使電路產(chǎn)生單一頻率的正弦波信號。


選頻網(wǎng)絡(luò )和穩幅電路 


選頻網(wǎng)絡(luò )若由R、C元件組成,稱(chēng)RC正弦波振蕩電路; 若由L、C元件組成,則稱(chēng)LC正弦波振蕩電路; 若用石英晶體組成,則稱(chēng)石英晶體振蕩電路。 穩幅電路的作用是穩定振蕩信號的振幅,它可以采用熱敏元件或其他限幅電路,也可以利用放大電路自身元件的非線(xiàn)性來(lái)完成。 為了更好地獲得穩定的等幅振蕩,有時(shí)還需引入負反饋網(wǎng)絡(luò )。


如何分析振蕩電路 


在分析振蕩電路的工作原理時(shí)先檢查電路是否具有放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò )、選頻網(wǎng)絡(luò )和穩幅環(huán)節,再檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否能保證放大電路正常工作,然后分析電路是否滿(mǎn)足自激振蕩條件,即相位平衡條件與振幅平衡條件。


振蕩條件 


振蕩電路的振蕩條件包括平衡條件和起振條件兩部分。 振蕩電路的平衡條件就是振蕩電路維持等幅振蕩的條件。 振蕩電路的平衡條件包括幅度平衡條件和相位平衡條件兩部分。 振蕩電路乏所以能夠在沒(méi)有外加輸入交流信號的情況下就有輸出信號,是因為它用自身的正反饋信號作為輸入信號了。


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凈輸入信號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,cpA表示基本放大電路的相移,pf表示正反饋網(wǎng)絡(luò )的相移。 對于一個(gè)振蕩電路來(lái)說(shuō),必須同時(shí)滿(mǎn)是振蕩電路的幅度平衡條件和相位平衡條件,振蕩電路才能維持等幅振蕩。


振蕩電路是如何工作的 


振蕩電路剛開(kāi)始工作時(shí),在接通電源的瞬間,電路中便產(chǎn)生了電流擾動(dòng)。 這些電流擾動(dòng)可能是接通電源的瞬間引起的電流突變,也可能是三極管或電路內部的噪聲信號。 這個(gè)電流擾動(dòng)中包含了多種頻率的微弱正弦波信號,這些信號就是振蕩電路的初始輸入信號。


在振蕩電路開(kāi)始工作時(shí),如果能滿(mǎn)足AF》1,則通過(guò)振蕩電路的放大與選頻作用,就能將與選頻網(wǎng)絡(luò )頻率相同的正弦波信號放大并反饋到放大電路的輸入端,而其他頻率的信號則被選頻網(wǎng)絡(luò )抑制掉。 這樣就能使振蕩電路在接通電源后,從小到大的建立起振蕩,直至AF =1時(shí),振蕩幅度定下來(lái)。 所以AF》1稱(chēng)為振蕩電路的起振條件。


利用三極管的非線(xiàn)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(guò)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(lái),寫(xiě)作AF≥1,這就是振蕩電路的幅度平衡條件。 也就是說(shuō),要保證振蕩電路能夠產(chǎn)生并維持等幅振蕩,在滿(mǎn)足維持條件的同時(shí),還必須滿(mǎn)足起振條件。 綜上所述,振蕩電路的振蕩條件為AF≥1: (;PA +(pf=t:2n-rr(n =0,l,2,3--)。


設計時(shí)需注意的振蕩電路特性


輸出位準的穩定度 

相對于時(shí)間,溫度,電源電壓的輸出位準穩定度。


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(shí),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(shí)的頻率可變范圍以及振蕩頻率范圍。


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。 頻率經(jīng)過(guò)時(shí)間的變動(dòng)電源ON后,隨著(zhù)時(shí)間的經(jīng)過(guò),所產(chǎn)生的頻率變動(dòng)。 特別是,在熱機(warm-up)時(shí)的變動(dòng)zui大。


頻率溫度系數 

相對于溫度變化時(shí)的頻率變動(dòng),用ppm/℃表示。 電源電壓變化時(shí)的頻率變動(dòng),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(wǎng)絡(luò )、選頻網(wǎng)絡(luò )和穩幅電路。 我們在分析振蕩電路的工作原理時(shí),應該先檢查電路的各個(gè)環(huán)節是否完善,其次還要檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否正確,放大電路能否正常工作,然后分析電路是否滿(mǎn)足自激振蕩條件。 只有各個(gè)方面都檢查確認后,我們再來(lái)分析振蕩電路的共作原理就會(huì )比較容易理解了。 
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