振盪電路

振盪電路

振盪電路,是指用電感L、電容C組成選頻網路的振盪電路,用於產生高頻正弦波信號,常見的LC正弦波振盪電路有變壓器反饋式LC振盪電路、電感三點式LC振盪電路和電容三點式LC振盪電路。LC振盪電路的輻射功率是和振盪頻率的四次方成正比的,要讓LC振盪電路向外輻射足夠強的電磁波,必須提高振盪頻率,並且使電路具有開放的形式。振盪電路是將電源的直流電能,轉變成一定頻率的交流信號的電路,作用是產生交流電振盪,作為信號源。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盪電路。

基本信息

條件

振盪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產生,只能由振盪電路產生。
振盪電路物理模型(即理想振盪電路)的滿足條件
①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內能轉化,即熱損耗為零。
②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。
③LC振盪電路在發生電磁振盪時不向外界空間輻射電磁波,是嚴格意義上的閉合電路,LC電路內部只發生線圈磁場能與電容器電場能之間的相互轉化,即便是電容器內產生的變化電場,線圈內產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

振盪電路的分類振盪電路的分類

能夠產生振盪電流的電路叫做振盪電路。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盪電路,其固有頻率為f=[sx(]1[]2πlc。§一種不用外加激勵就能自行產生交流信號輸出的電路。它在電子科學技術領域中得到廣泛地套用,如通信系統中發射機的載波振盪器、接收機中的本機振盪器、醫療儀器以及測量儀器中的信號源等。

振盪器的種類很多,按信號的波形來分,可分為正弦波振盪器和非正弦波振盪器。正弦波振盪器產生的波形非常接近於正弦波或餘弦波,且振盪頻率比較穩定;非正弦波振盪器產生的波形是非正弦的脈衝波形,如方波、矩形波、鋸齒波等。非正弦振盪器的頻率穩定度不高。

在正弦波振盪器中,主要有LC振盪電路、石英晶體振盪電路和RC振盪電路等幾種。這幾種電路,以石英晶體振盪器的頻率最穩定,LC電路次之,RC電路最差。RC振盪器的工作頻率較低,頻率穩定度不高,但電路簡單,頻率變化範圍大,常在低頻段中套用。在通信、廣播、電視等設備中,振盪器正逐步實現集成化,這些集成化正弦波振盪器的工作原理、電路分析、設計方法等原則上與分立元件振盪電路相一致。由於積體電路的集成度愈來愈高,並在向系統功能發展,其內部電路日趨複雜,如果不從系統組成和單元電路原理這兩方面同時著手,那是很難弄清某一集成晶片的,振盪器也不例外。

原理

振盪電路的原理振盪電路的原理

首先,將電源加在振盪電路上,在電源或振盪電路內發生微小的雜訊。此一雜訊經過放大電路放大,成為輸出信號。然後,此一輸出信號的一部分經過回授電路再輸入放大,便形成振盪信號。
在此,如果Vf的相位與輸入信號Vi為同相,信號便會在閉迴路內鏇轉,此為持續振盪的條件之一。另外,在回授電路中,如果具有選擇頻率的功能,便能夠只針對特定的頻率回授。
將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———...
如果要滿足振盪持續,其條件為:
(1)由反饋電路所反饋的信號與輸入信號為同相……正反饋。
(2)經過閉迴路後,信號逐漸增大……Aβ1。

特性

振盪電路振盪電路
在設計振盪電路時,必須注意以下的特性。
1、頻率穩定度
振盪電路特性的良否,是由頻率穩定度決定的,此為振盪器的重要特性。關於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,隨著時間的經過,所產生的頻率變動。特別是,在熱機(warm-up)時的變動最大。
頻率溫度係數
相對於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。
2、輸出位準的穩定度
相對於時間,溫度,電源電壓的輸出位準穩定度。
3、振盪波形失真
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。
在高頻率振盪電路中,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盪頻率範圍。

技術套用

振盪電路振盪電路
正弦波振盪器在量測、自動控制、無線電通訊及遙控等許多領域有著廣泛的套用。例如調整放大器時,我們用一個"正弦波信號發生器"和生一個頻率和振幅均可以調整的正弦信號,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,並且量測放大器的電壓放大倍數和頻率特性。這種正弦信號發生器就是一個正弦波振盪器。它在各种放大電路的調整測試中是一種基本的實驗儀器。在無線電的傳送和接收機中,經常用高頻正弦信號作為音頻信號的"載波",對信號進行"調製"變換,以便於進行遠距離的傳輸。高頻振盪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"超音波壓焊機",就是利用60KHz左右的正弦波(即超音波)作為焊接的"能源"。

那么一個正弦波振盪器為什麼能夠自己產生一個正弦波的振盪呢?它產生的正弦振盪又怎么能夠滿足我們所提出來一定頻率和振幅的要求呢?最後,這個正弦振盪在外界干擾之下又怎么能夠維持其確定的振盪頻率和振幅呢?這些就是下面我們要討論的基本問題。放大電路是典型的兩連線埠網路,振盪電路是一個典型的單連線埠網路,只有一個射頻信號的輸出連線埠。從能量轉化的角度來看射頻放大電路和射頻振盪電路都是直流電的能量轉換到特定頻率射頻信號的能量。兩者的區別就在於振盪電路沒有射頻信號的輸入而放大電路必須有射頻信號的輸入。振盪電路的技術指標包括:出射頻信號頻率的準確度和穩定度;②輸出射頻信號振幅的準確性和穩定度;③輸出射頻信號的波形失真度;④射頻信號輸出連線埠的阻抗和最大輸出功率。對於射頻振盪電路的設計都需要按照上述技術指標進行。通常在射頻信號源的參數中也可以找到上述技術指標。
振盪器通常可以分為反饋型振盪電路和負阻型振盪電路。

反饋型振盪電路是由含有兩連線埠的射頻電晶體兩連線埠網路和一個反饋網路構成。如使用雙極型電晶體或者場效應管構成的振盪電路採用在射頻放大電路中引入正反饋網路和頻率選擇網路形成振盪電路。

負阻型振盪電路由射頻負阻有源器件和頻率選擇網路構成,如使用雪崩二極體﹑隧道二極體﹑耿氏二極體等構成射頻信號源。在負阻型振盪電路中通常不出現反饋網路,而反饋型振盪電路必須包含正反饋網路。因此,反饋網路是區分兩種類型振盪電路的標誌。通常反饋型振盪電路的工作頻率為射頻的中低端頻段,負阻振盪電路的工作頻率為射頻的高端頻段。負阻振盪電路更適合於工作在微波﹑毫米波等頻率更高的頻段。

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