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振荡电路究竟是如何工作的?振荡电路工作原理详解

CNTR 2019-08-28 12:44:25

[导读] 一般振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路四部分组成。敖大电路是满足幅度平衡条件必不可少的,因为振荡过程中,必然会有能量损耗,导致振荡衰减。通过放大电路,可以控制电源不断地向振荡系统提供能量,以维持等幅振荡,所以放大电路实质上是一个换能器,它起补充能量损耗的作用。

振荡电路,简单来讲,就是指能够产生大小和方向均随着周期发生变化的振荡电流,而产生的这种振荡电流的电路我们就叫做振荡电路。LC回路便是其中最简单的振荡电路。振荡电流不能用线圈在磁场中转动产生,它是 一种频率比较高的交变电流,只能在振荡电路中产生。那么振荡电路的工作原理具体是什么呢?在接下来的文章中,小编将会为您详细的介绍,希望对您的学习有所帮助!

振荡电路物理模型满足的条件有以下3点:

1.电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在。

2.个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零。

3.LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波。

一般振荡电路由放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路四部分组成。敖大电路是满足幅度平衡条件必不可少的,因为振荡过程中,必然会有能量损耗,导致振荡衰减。通过放大电路,可以控制电源不断地向振荡系统提供能量,以维持等幅振荡,所以放大电路实质上是一个换能器,它起补充能量损耗的作用。

正反馈网络是满足相位平衡条件必不可少的,它将放大电路输出电量的一部分或全部返送到输入端,完成自激任务,实质上,它起能量控制作用。选频网络的作用是使通过正反馈网络的反馈信号中,只有所选定的信号才能使电路满足自激振荡条件,对于其他频率的信号,由于不能满足自激振荡条件,从而受到抑制,其目的在于使电路产生单一频率的正弦波信号。

选频网络若由R、C元件组成,称RC正弦波振荡电路;若由L、C元件组成,则称LC正弦波振荡电路;若用石英晶体组成,则称石英晶体振荡电路。稳幅电路的作用是稳定振荡信号的振幅,它可以采用热敏元件或其他限幅电路,也可以利用放大电路自身元件的非线性来完成。为了更好地获得稳定的等幅振荡,有时还需引入负反馈网络。

在分析振荡电路的工作原理时先检查电路是否具有放大电路、反馈网络、选频网络和稳幅环节,再检查放大电路的静态工作点是否能保证放大电路正常工作,然后分析电路是否满足自激振荡条件,即相位平衡条件与振幅平衡条件。

振荡电路的振荡条件包括平衡条件和起振条件两部分。

振荡电路的平衡条件就是振荡电路维持等幅振荡的条件。振荡电路的平衡条件包括幅度平衡条件和相位平衡条件两部分。振荡电路乏所以能够在没有外加输入交流信号的情况下就有输出信号,是因为它用自身的正反馈信号作为输入信号了。

所以,为了使振荡电路维持等幅振荡,必须使它的反馈信号Vf的幅度和相位与它的净输入信号Vid相同。振荡电路的幅度平衡条件是AF =1;振荡电路的相位平衡条件是cpA +(pf=+2n,7r(n=0,l,2,3--)。式中,妒A表示基本放大电路的相移,9f表示正反馈网络的相移。对于一个振荡电路来说,必须同时满是振荡电路的幅度平衡条件和相位平衡条件,振荡电路才能维持等幅振荡。

振荡电路刚开始工作时,在接通电源的瞬间,电路中便产生了电流扰动。这些电流扰动可能是接通电源的瞬间引起的电流突变,也可能是三极管或电路内部的噪声信号。这个电流扰动中包含了多种频率的微弱正弦波信号,这些信号就是振荡电路的初始输入信号。

振荡电路开始工作时,如果能满足AF》1,则通过振荡电路的放大与选频作用,就能将与选频网络频率相同的正弦波信号放大并反馈到放大电路的输入端,而其他频率的信号则被选频网络抑制掉。这样就能使振荡电路在接通电源后,从小到大的建立起振荡,直至AF =1时,振荡幅度定下来。所以AF》1称为振荡电路的起振条件。

利用三极管的非线性或在电路中采用负反馈等措施,即可使振荡电路从AF 》1过渡到AF =1,达到稳定振幅的目的。

如果把振荡电路的维持条件和起振条件结合起来,写作AF≥1,这就是振荡电路的幅度平衡条件。也就是说,要保证振荡电路能够产生并维持等幅振荡,在满足维持条件的同时,还必须满足起振条件。综上所述,振荡电路的振荡条件为AF≥1:(;PA +(pf=t:2n-rr(n =0,l,2,3--)o

在设计振荡电路时,还必须注意以下的特性。

1输出位准的稳定度
相对于时间,温度,电源电压的输出位准稳定度。

2振荡波形失真
此为正弦波输出的失真率表示。如果为纯粹的正弦波时,失真率成为零。
在高频率振荡电路中,除了上述特性以外,尚要考虑到在设计时的频率可变范围以及振荡频率范围

3频率稳定度
振荡电路特性的良否,是由频率稳定度决定的,此为振荡器的重要特性。关于频率的变动可以用以下数值表示之。

频率:经过时间的变动

电源ON后,随着时间的经过,所产生的频率变动。特别是,在热机(warm-up)时的变动最大。

频率温度系数

相对于温度变化时的频率变动,用ppm/℃表示。

频率:电源电压变动

电源电压变化时的频率变动,用%/V表示。

我们知道振荡电路由四部分组成,分别是放大电路、正反馈网络、选频网络和稳幅电路。我们在分析振荡电路的工作原理时,应该先检查电路的各个环节是否完善,其次还要检查放大电路的静态工作点是否正确,放大电路能否正常工作,然后分析电路是否满足自激振荡条件。只有各个方面都检查确认后,我们再来分析振荡电路的共作原理就会比较容易理解了。

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