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    lc正弦波振蕩電路詳解_LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

    鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2879次  |  2020年02月11日  

    LC正弦波振蕩電路與RC橋式正弦波振蕩電路的組成原則在本質(zhì)上是相同的,只是選頻網(wǎng)絡(luò)采用LC電路。在LC振蕩電路中,當(dāng)f=f0時(shí),放大電路的放大倍數(shù)數(shù)值最大,而其余頻率的信號(hào)均被衰減到零;引入正反饋后,使反饋電壓作為放大電路的輸入電壓,以維持輸出電壓,從而形成正弦波振蕩。由于LC正弦波振蕩電路的振蕩頻率較高,所以放大電路多采用分立元件電路。


    正弦波振蕩電路詳解

    一個(gè)放大電路,在輸入端加上輸入信號(hào)的情況下,輸出端才有輸出信號(hào)。如果輸入端無外加輸入信號(hào),輸出端仍有一定頻率和幅度的信號(hào)輸出,這種現(xiàn)象稱為放大電路的自激振蕩。振蕩電路就是在沒有外加輸入信號(hào)的情況下,依靠電路自激振蕩而產(chǎn)生正弦波輸出電壓的電路。它廣泛應(yīng)用于遙控、通信、自動(dòng)控制、測(cè)量等設(shè)備中,也作為模擬電子電路的測(cè)試信號(hào)。


    1、產(chǎn)生正弦波振蕩的條件


    圖1所示的正弦波振蕩電路是一個(gè)未加輸入信號(hào)的正反饋閉環(huán)電路。若輸出正弦電壓經(jīng)反饋環(huán)節(jié)產(chǎn)生的反饋電壓恰好等于放大電路所需的輸入電壓(幅度相等、相位相同),即=,則可在閉環(huán)電路輸出端得到持續(xù)穩(wěn)定的正弦波,如圖1(b)所示。由=,可得



    圖1正弦波振蕩電路的框圖


    式(1)就是產(chǎn)生正弦波振蕩的振蕩條件。式(1)為復(fù)數(shù)式,若設(shè),,正弦波振蕩條件可用幅度平衡條件和相位平衡條件來表示。


    幅度平衡條件


    |AF|=1(2)


    相位平衡條件


    (3)


    2、正弦波振蕩的建立和穩(wěn)定


    一個(gè)實(shí)際的正弦波振蕩電路的初始信號(hào)是由電路內(nèi)部噪聲和瞬態(tài)過程的擾動(dòng)引起的。通常這些噪聲和擾動(dòng)的頻譜很寬而幅度很小。為了最終能得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦信號(hào),首先,必須用一個(gè)選頻環(huán)節(jié)把所需頻率的分量從噪聲或擾動(dòng)信號(hào)中挑選出來使其滿足相位平衡條件,而使其他頻率分量不滿足相位平衡條件。其次,為了能使振蕩能夠從小到大建立起來,要求滿足


    |AF|》1(4)


    式(4)稱為正弦波振蕩的起振條件。


    從式(4)可以看到,振蕩建立起來后,信號(hào)由小到大不斷增長(zhǎng),不能得到一個(gè)穩(wěn)定的正弦波。實(shí)際上,信號(hào)的幅度最終要受到放大電路非線性的限制,即當(dāng)幅度逐漸增大時(shí),|A|將逐漸減小,最終使|AF|=1達(dá)到幅度平衡條件,從而使正弦波振蕩穩(wěn)定。


    3、正弦波振蕩電路的組成


    從上述分析可知,正弦波振蕩電路從組成上看必須有以下四個(gè)基本環(huán)節(jié)。


    (1)放大電路:保證電路能夠由從起振到動(dòng)態(tài)平衡的過程,是電路獲得一定幅值的輸出量,實(shí)現(xiàn)能量的控制。


    (2)選頻網(wǎng)絡(luò):確定電路的振蕩頻率,使電路產(chǎn)生單一頻率的振蕩,即保證電路產(chǎn)生正弦波振蕩。


    (3)正反饋網(wǎng)絡(luò):引入正反饋,使放大電路的輸入信號(hào)等于反饋信號(hào)。


    (4)穩(wěn)幅環(huán)節(jié):也就是非線性環(huán)節(jié),作用是使輸出信號(hào)幅值穩(wěn)定。


    在不少實(shí)用電路中,常將選頻網(wǎng)絡(luò)和正反饋網(wǎng)絡(luò)合二為一;而且,對(duì)于分立元件放大電路,也不再另加穩(wěn)幅環(huán)節(jié),而依靠晶體管特性的非線性起到穩(wěn)幅作用。


    正弦波振蕩電路常根據(jù)選頻網(wǎng)絡(luò)所用元件來命名,分為RC正弦波振蕩電路、LC正弦波振蕩電路和石英晶體正弦波振蕩電路3種類型。RC正弦波振蕩電路振蕩頻率較低,一般在1MHz以下;LC正弦波振蕩電路振蕩頻率較高,一般在1MHz以上;石英晶體正弦波振蕩電路也可以等效為L(zhǎng)C正弦波振蕩電路,其特點(diǎn)是振蕩頻率非常穩(wěn)定。


    LC正弦波振蕩電路振蕩的判斷方法

    采用LC諧振回路作為選頻網(wǎng)絡(luò)的反饋式振蕩器稱為L(zhǎng)C正弦波振蕩器。按照反饋網(wǎng)絡(luò)的形式來分,LC正弦波振蕩器可分為:變壓器耦合振蕩器、三點(diǎn)式振蕩器。針對(duì)相位條件,可依據(jù)瞬時(shí)極性法判定電路中存在的反饋是否是正反饋來加以判別。下面針對(duì)LC正弦波振蕩電路的具體實(shí)例來說明其判定方法。


    為分析電路的方便,特別提出以下兩點(diǎn)說明:


    1、本文所畫的電路圖均指振蕩電路的交流等效電路;


    2、假設(shè)本文的電路均已滿足起振的振幅條件,即只要電路滿足起振的相位條件就可振蕩。


    3、變壓器耦合振蕩器


    3.1、什么是變壓器的同名端


    在分析具體電路之前,先來介紹一下什么是變壓器的同名端。


    同名端是指在同一交變磁通的作用下,任一時(shí)刻兩個(gè)(或兩個(gè)以上)繞組中都具有相同電勢(shì)極性的端頭彼此互為同名端。變壓器的極性辨別就屬于同名端問題。


    變壓器及三相變壓器同名端的含義用•來表示初、次級(jí)繞組感生電動(dòng)勢(shì)的相位。初、次級(jí)繞組均帶•的兩對(duì)應(yīng)端,表示該兩端感生電動(dòng)勢(shì)的相位相同,稱為同名端。一端帶•而另一端不帶•的兩對(duì)應(yīng)端,則表示該兩端感生電動(dòng)勢(shì)相位相反,稱為非同名端,亦稱為異名端。


    3.2、變壓器耦合振蕩器


    變壓器耦合振蕩器是通過變壓器的初、次級(jí)互感耦合產(chǎn)生反饋電壓的,因此,為了滿足正反饋條件,必須正確地設(shè)置初、次級(jí)繞組的同名端。根據(jù)晶體管三個(gè)電極上輸出與輸入的相位關(guān)系,即射極與基極和集電極與射極為同相關(guān)系,而集電極與基極則為反相關(guān)系。


    因此,以射極為準(zhǔn),當(dāng)變壓器初、次級(jí)繞組與晶體管相接時(shí),其同名端設(shè)置應(yīng)遵照如下規(guī)則:射極相接的繞組端與基極或集電極相接的另一繞組端應(yīng)為同名端,否則不滿足正反饋的條件。這一規(guī)則也可以概括為射基(集)同名。并且在變壓器耦合振蕩器的分析中,這種規(guī)則可作為判別其是否滿足相位條件的依據(jù)。


    下面通過實(shí)例來說明其判別方法:


    在圖3.1(a)電路中,發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為同名端,所以它滿足振蕩的相位條件,即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。


    在圖3.1(b)電路中,發(fā)射極相接的繞組端與集電極相接的另一繞組端為同名端(注意,都不打點(diǎn)也屬于同名端),所以它滿足振蕩的相位條件,即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。


    在圖3.1(c)電路中,發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為異名端,所以它不滿足振蕩的相位條件,即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路不能產(chǎn)生振蕩。


    在圖3.1(d)電路中,對(duì)于有抽頭的繞組,由于繞組有一端接地,因而電極與抽頭相接處的同名端,可移至另一不接地的繞組端處,所以發(fā)射極相接的繞組端與基極相接的另一繞組端為同名端,因此它滿足振蕩的相位條件,即以該交流等效電路為基礎(chǔ)構(gòu)成的振蕩電路可以產(chǎn)生振蕩。



    3.2、三點(diǎn)式振蕩器


    三點(diǎn)式振蕩電路是指作為選頻網(wǎng)絡(luò)的LC諧振回路(兼做反饋網(wǎng)絡(luò))的三個(gè)


    端點(diǎn)分別與晶體管的三個(gè)電極相連接的LC正弦波振蕩電路。其交流通路的一般結(jié)構(gòu)如圖3.2所示,圖中X1、X2、X3表示組成LC諧振回路各元件的電抗,輸出電壓通過X1反饋到放大電路的輸入端。這類振蕩器在判斷相位條件時(shí)可采用在瞬時(shí)極性法基礎(chǔ)上總結(jié)出的更為簡(jiǎn)單的方法,即只要電路中三個(gè)電抗元件滿足下面兩個(gè)條件,電路就可振蕩:X1①與X2應(yīng)為同性電抗元件(都為容性或都為感性),X3②應(yīng)與X1、X2互為異性電抗元件(感性與容性互為異性)。為了便于記憶,可以概括為射同基反的構(gòu)成規(guī)則。



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