振蕩電路

振蕩電路

大小和方向都随周期發生變化的電流
振蕩電路,是指用電感L、電容C組成選頻網絡的振蕩電路,用于産生高頻正弦波信号,常見的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式LC振蕩電路、電感三點式LC振蕩電路和電容三點式LC振蕩電路。LC振蕩電路的輻射功率是和振蕩頻率的四次方成正比的,要讓LC振蕩電路向外輻射足夠強的電磁波,必須提高振蕩頻率,并且使電路具有開放的形式。振蕩電路是将電源的直流電能,轉變成一定頻率的交流信号的電路,作用是産生交流電振蕩,作為信号源。一般由電阻、電感、電容等元件和電子器件所組成。由電感線圈l和電容器c相連而成的lc電路是最簡單的一種振蕩電路。[1]
    中文名:振蕩電路 外文名: 适用領域: 所屬學科: 英文名:oscillating circuit 類型:物理術語 類别:電路 舉例:LC回路 概念:能産生振蕩電流的電路

條件

振蕩電流是一種交變電流,是一種頻率很高的交變電流,它無法用線圈在磁場中轉動産生,隻能由振蕩電路産生。

振蕩電路物理模型(即理想振蕩電路)的滿足條件

整個電路的電阻R=0(包括線圈、導線),從能量角度看沒有其它形式的能向内能轉化,即熱損耗為零。

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。

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電路内部隻發生線圈磁場能與電容器電場能之間的相互轉化,即便是電容器内産生的變化電場,線圈内産生的變化磁場也沒有按麥克斯韋的電磁場理論激發相應的磁場和電場,向周圍空間輻射電磁波。

分類

能夠産生振蕩電流的電路叫做振蕩電路。一般由電阻、電感、電容等元件和電子器件所組成。由電感線圈l和電容器c相連而成的lc電路是最簡單的一種振蕩電路,其固有頻率為f=[sx(]1[]2πlc。 § 一種不用外加激勵就能自行産生交流信号輸出的電路。它在電子科學技術領域中得到廣泛地應用,如通信系統中發射機的載波振蕩器、接收機中的本機振蕩器、醫療儀器以及測量儀器中的信号源等。

振蕩器的種類很多,按信号的波形來分,可分為正弦波振蕩器和非正弦波振蕩器。正弦波振蕩器産生的波形非常接近于正弦波或餘弦波,且振蕩頻率比較穩定;非正弦波振蕩器産生的波形是非正弦的脈沖波形,如方波、矩形波、鋸齒波等。非正弦振蕩器的頻率穩定度不高。

在正弦波振蕩器中,主要有LC振蕩電路、石英晶體振蕩電路和RC振蕩電路等幾種。這幾種電路,以石英晶體振蕩器的頻率最穩定,LC電路次之,RC電路最差。RC振蕩器的工作頻率較低,頻率穩定度不高,但電路簡單,頻率變化範圍大,常在低頻段中應用。

 在通信、廣播、電視等設備中,振蕩器正逐步實現集成化,這些集成化正弦波振蕩器的工作原理、電路分析、設計方法等原則上與分立元件振蕩電路相一緻。由于集成電路的集成度愈來愈高,并在向系統功能發展,其内部電路日趨複雜,如果不從系統組成和單元電路原理這兩方面同時着手,那是很難弄清某一集成芯片的,振蕩器也不例外。

原理

首先,将電源加在振蕩電路上,在電源或振蕩電路内發生微小的雜訊。此一雜訊經過放大電路放大,成為輸出信号。然後,此一輸出信号的一部分經過回授電路再輸入放大,便形成振蕩信号。

在此,如果Vf的相位與輸入信号Vi為同相,信号便會在閉回路内旋轉,此為持續振蕩的條件之一。另外,在回授電路中,如果具有選擇頻率的功能,便能夠隻針對特定的頻率回授。

将以上的工作過程整理後整理,其動作為放大器輸出—回授電路—放大器輸入—放大器輸出———...

如果要滿足振蕩持續,其條件為:

由反饋電路所反饋的信号與輸入信号為同相……正反饋。

經過閉回路後,信号逐漸增大……Aβ1。

特性

在設計振蕩電路時,必須注意以下的特性。

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。關于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,随着時間的經過,所産生的頻率變動。特别是,在熱機(warm-up)時的變動最大。

頻率溫度系數

相對于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。

輸出位準的穩定度

相對于時間,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,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。

技術應用

正弦波振蕩器在量測、自動控制、無線電通訊及遙控等許多領域有着廣泛的應用。例如調整放大器時,我們用一個"正弦波信号發生器"和生一個頻率和振幅均可以調整的正弦信号,作為放大器的輸入電壓,以便觀察放大器輸出電壓的波形有沒有失真,并且量測放大器的電壓放大倍數和頻率特性。這種正弦信号發生器就是一個正弦波振蕩器。

它在各種放大電路的調整測試中是一種基本的實驗儀器。在無線電的發送和接收機中,經常用高頻正弦信号作為音頻信号的"載波",對信号進行"調制"變換,以便于進行遠距離的傳輸。高頻振蕩還可以直接作為加工的能源,例如焊接半導體器件引腳時使用的"超聲波壓焊機",就是利用60KHz左右的正弦波(即超聲波)作為焊接的"能源"。

那麼一個正弦波振蕩器為什麼能夠自己産生一個正弦波的振蕩呢?它産生的正弦振蕩又怎麼能夠滿足我們所提出來一定頻率和振幅的要求呢?最後,這個正弦振蕩在外界幹擾之下又怎麼能夠維持其确定的振蕩頻率和振幅呢?這些就是下面我們要讨論的基本問題。放大電路是典型的兩端口網絡,振蕩電路是一個典型的單端口網絡,隻有一個射頻信号的輸出端口。從能量轉化的角度來看射頻放大電路和射頻振蕩電路都是直流電的能量轉換到特定頻率射頻信号的能量。

兩者的區别就在于振蕩電路沒有射頻信号的輸入而放大電路必須有射頻信号的輸入。振蕩電路的技術指标包括:出射頻信号頻率的準确度和穩定度;②輸出射頻信号振幅的準确性和穩定度;③輸出射頻信号的波形失真度;④射頻信号輸出端口的阻抗和最大輸出功率。對于射頻振蕩電路的設計都需要按照上述技術指标進行。通常在射頻信号源的參數中也可以找到上述技術指标。

振蕩器通常可以分為反饋型振蕩電路和負阻型振蕩電路。

反饋型振蕩電路是由含有兩端口的射頻晶體管兩端口網絡和一個反饋網絡構成。如使用雙極型晶體管或者場效應管構成的振蕩電路采用在射頻放大電路中引入正反饋網絡和頻率選擇網絡形成振蕩電路。

負阻型振蕩電路由射頻負阻有源器件和頻率選擇網絡構成,如使用雪崩二極管﹑隧道二極管﹑耿氏二極管等構成射頻信号源。在負阻型振蕩電路中通常不出現反饋網絡,而反饋型振蕩電路必須包含正反饋網絡。因此,反饋網絡是區分兩種類型振蕩電路的标志。通常反饋型振蕩電路的工作頻率為射頻的中低端頻段,負阻振蕩電路的工作頻率為射頻的高端頻段。負阻振蕩電路更适合于工作在微波﹑毫米波等頻率更高的頻段。

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