振蕩電路的工作原理及其特性

作者： 揚(yáng)興科技 日期：2021-09-24 瀏覽量：

  振蕩電路，簡單來講，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回路便是其中最簡單的振蕩電路。振蕩電流不能用線圈在磁場(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?在接下來的文章中，小編將會(huì)為您詳細(xì)的介紹，希望對(duì)您的學(xué)習(xí)有所幫助!(相關(guān)閱讀可以查看YXC揚(yáng)興官網(wǎng)《振蕩器和諧振器的分類以及區(qū)別》)

  振蕩電路物理模型滿足的條件有以下3點(diǎn)：

  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(gè)電路的電阻R=0(包括線圈、導(dǎo)線)，從能量角度看沒有其它形式的能向內(nèi)能轉(zhuǎn)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(yán)格意義上的閉合電路，LC電路內(nèi)部只發(fā)生線圈磁場(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)，線圈內(nèi)產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)也沒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)，向周圍空間輻射電磁波。

  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。敖大電路是滿足幅度平衡條件必不可少的，因?yàn)檎袷庍^程中，必然會(huì)有能量損耗，導(dǎo)致振蕩衰減。通過放大電路，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)才能使電路滿足自激振蕩條件，對(duì)于其他頻率的信號(hào)，由于不能滿足自激振蕩條件，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;若用石英晶體組成，則稱石英晶體振蕩電路。穩(wěn)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性來完成。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)和穩(wěn)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，妒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)振蕩電路來說，必須同時(shí)滿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)。

  在振蕩電路開始工作時(shí)，如果能滿足AF》1，則通過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。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(fù)反饋等措施，即可使振蕩電路從AF 》1過渡到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，寫作AF≥1，這就是振蕩電路的幅度平衡條件。也就是說，要保證振蕩電路能夠產(chǎn)生并維持等幅振蕩，在滿足維持條件的同時(shí)，還必須滿足起振條件。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

  振蕩電路特性的良否，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。

  頻率：經(jīng)過時(shí)間的變動(dòng)

  電源ON后，隨著時(shí)間的經(jīng)過，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。

  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。

  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。

  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(wěn)幅電路。我們?cè)诜治稣袷庪娐返墓ぷ髟頃r(shí)，應(yīng)該先檢查電路的各個(gè)環(huán)節(jié)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)賮矸治稣袷庪娐返墓沧髟砭蜁?huì)比較容易理解了。

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