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振蕩電路詳解

作者： 揚(yáng)興晶振 日期：2022-03-21 瀏覽量：

  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回路便是其中最簡(jiǎn)單的振蕩電路。振蕩電流不能用線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)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?接下來(lái)，揚(yáng)興將會(huì)為您詳細(xì)的介紹。


  振蕩電路物理模型滿(mǎn)足的條件有以下三點(diǎn)：


  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(dǎo)線(xiàn))，從能量角度看沒(méi)有其它形式的能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，即熱損耗為0。


  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(yán)格意義上的閉合電路，LC電路內(nèi)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(zhuǎn)化。即便是電容器內(nèi)產(chǎn)生的變化電場(chǎng)，線(xiàn)圈內(nèi)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(yīng)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，向周?chē)臻g輻射電磁波。


  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(wěn)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?yàn)檎袷庍^(guò)程中，必然會(huì)有能量損耗，導(dǎo)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(tǒng)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(bǔ)充能量損耗的作用。


  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(hào)中，只有所選定的信號(hào)才能使電路滿(mǎn)足自激振蕩條件，對(duì)于其他頻率的信號(hào)，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(hào)。


  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。等幅電路的作用是穩(wěn)定振蕩信號(hào)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(wěn)定的等幅振蕩，有時(shí)還需引入負(fù)反饋網(wǎng)絡(luò)。


  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)和等幅環(huán)節(jié)，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(hào)的情況下就有輸出信號(hào)，是因?yàn)樗米陨淼恼答佇盘?hào)作為輸入信號(hào)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(hào)Vf的幅度和相位與它的凈輸入信號(hào)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，A表示基本放大電路的相移，9f表示正反饋網(wǎng)絡(luò)的相移。對(duì)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(nèi)部的噪聲信號(hào)。這個(gè)電流擾動(dòng)中包含了多種頻率的微弱正弦波信號(hào)，這些信號(hào)就是振蕩電路的初始輸入信號(hào)。


  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(hào)放大并反饋到放大電路的輸入端，而其他頻率的信號(hào)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(fù)反饋等措施，即可使振蕩電路從AF ≥1過(guò)渡到AF =1，達(dá)到穩(wěn)定振幅的目的。


  如果把振蕩電路的維持條件和起振條件結(jié)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--)o


  在設(shè)計(jì)振蕩電路時(shí)，還必須注意以下的特性。


  1、輸出位準(zhǔn)的穩(wěn)定度


  相對(duì)于時(shí)間，溫度，電源電壓的輸出位準(zhǔn)穩(wěn)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(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(shè)計(jì)時(shí)的頻率可變范圍以及振蕩頻率范圍


  3、頻率穩(wěn)定度


  振蕩電路特性的好壞，是由頻率穩(wěn)定度決定的，此為振蕩器的重要特性。關(guān)于頻率的變動(dòng)可以用以下數(shù)值表示之。


  1.頻率：經(jīng)過(guò)時(shí)間的變動(dòng)


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


  2.頻率溫度系數(shù)


  相對(duì)于溫度變化時(shí)的頻率變動(dòng)，用ppm/℃表示。


  3.頻率：電源電壓變動(dòng)


  電源電壓變化時(shí)的頻率變動(dòng)，用%/V表示。


  總結(jié)出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)和等幅電路。我們?cè)诜治稣袷庪娐返墓ぷ髟頃r(shí)，應(yīng)該先檢查電路的。


  1、各個(gè)環(huán)節(jié)是否完善


  2、檢查放大電路的靜態(tài)工作點(diǎn)是否正確


  3、放大電路能否正常工作


  4、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(rèn)后，我們?cè)賮?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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