LCRC震蕩電路作用效果

1、LC震蕩電路作用？RC震蕩電路作用？振蕩電路是一個(gè)沒有輸入而有輸出交流信號的放大電路。當(dāng)然它是需要直流電源供電的。所以，它的作用就是將直流電能轉(zhuǎn)變成交流電能。振蕩電路的根本組成就是：1、放大器；2、正反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)。有以上電路組成的振蕩電路一般輸出的都是方波。要想產(chǎn)生正弦波，還要增加一個(gè)組成局部：選頻網(wǎng)絡(luò)。選頻網(wǎng)絡(luò)可以用電感L、電容C組成，這就是LC振蕩電路；也可以用電阻R、電容C組成選頻網(wǎng)絡(luò)，這就是RC振蕩電路。一般來說，LC振蕩電路適合產(chǎn)生較高頻率一般在高于幾白千赫；而RC振蕩電路適合產(chǎn)生較低頻率?？磮D：這里的4個(gè)圖，左邊的兩個(gè)是LC振蕩電路，右邊的兩個(gè)是RC振蕩電路振蕩電路的用途和振蕩條件分析

2、不需要外加信號就能自動地把直流電能轉(zhuǎn)換成具有一定振幅和一定頻率的交流信號的電路就稱為振蕩電路或振蕩器。這種現(xiàn)象也叫做自激振蕩?；蛘哒f，能夠產(chǎn)生交流信號的電路就叫做振蕩電路。一個(gè)振蕩器必須包括三局部：放大器、正反應(yīng)電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對振蕩器輸入端所加的輸入信號予以放大使輸出信號保持恒定的數(shù)值。正反應(yīng)電路保證向振蕩器輸入端提供的反應(yīng)信號是相位一樣的，只有這樣才能使振蕩維持下去。選頻網(wǎng)絡(luò)如此只允許某個(gè)特定頻率f0能通過，使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。振蕩器能不能振蕩起來并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩個(gè)條件決定的；一個(gè)是反應(yīng)電壓uf和輸入電壓Ui要相等，這是振幅平衡條件。二是uf和ui必須相位一樣，這

3、是相位平衡條件，也就是說必須保證是正反應(yīng)。一般情況下，振幅平衡條件往往容易做到，所以在判斷一個(gè)振蕩電路能否振蕩，主要是看它的相位平衡條件是否成立。振蕩器按振蕩頻率的上下可分成超低頻20赫以下、低頻20赫200千赫、高頻200千赫30兆赫和超高頻10兆赫350兆赫等幾種。按振蕩波形可分成正弦波振蕩和非正弦波振蕩兩類。正弦波振蕩器按照選頻網(wǎng)絡(luò)所用的元件可以分成LC振蕩器、RC振蕩器和石英晶體振蕩器三種。石英晶體振蕩器有很高的頻率穩(wěn)定度，只在要求很高的場合使用。在一般家用電器中，大雖使用著各種LC振蕩器和RG振蕩器。LC振蕩器LC振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是LC諧振電路。它們的振蕩頻率都比擬高，常見電路有3種

4、。1變壓器反應(yīng)LC振蕩電路E(b)圖1a是變壓器反應(yīng)LC振蕩電路。晶體管VT是共發(fā)射極放大器。變壓器T的初級是起選頻作用的LC諧振電路，變壓器T的次級向放大器輸入提供正反應(yīng)信號。接通電源時(shí)，LC回路中出現(xiàn)微弱的瞬變電流，但是只有頻率和回路諧振頻率f0一樣的電流才能在回路兩端產(chǎn)生較高的電壓，這個(gè)電壓通過變壓器初次級L1、L2的耦合乂送回到晶體管V的基極。從圖1b看到，只要接法沒有錯(cuò)誤，這個(gè)反應(yīng)信號電壓是和輸入信號電壓相位一樣的，也就是說，它是正反應(yīng)。因此電路的振蕩迅速加強(qiáng)并最后穩(wěn)定下來。變壓器反應(yīng)LC振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率圍寬、容易起振,但頻率穩(wěn)定度不高。它的振蕩頻率是：f0=1/2兀LC常用于

5、產(chǎn)生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號。2電感三點(diǎn)式振蕩電路圖2a是另一種常用的電感三點(diǎn)式振蕩電路。圖中電感L1、L2和電容C組成起選頻作用的諧振電路。從L2上取出反應(yīng)電壓加到晶體管VT的基極。從圖2b看到，晶體管的輸入電壓和反應(yīng)電壓是同相的，滿足相位平衡條件的，因此電路能起振。由于晶體管的3個(gè)極是分別接在電感的3個(gè)點(diǎn)上的，因此被稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路。電感三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率圍寬、容易起振，但輸出含有較多高次調(diào)波，波形較差。它的振蕩頻率是：f0=1/2兀LC,其中L=L1+L2+2M。常用于產(chǎn)生幾十兆赫以下的正弦波信號。3電容三點(diǎn)式振蕩電路還有一種常用的振蕩電路是電容三點(diǎn)式振蕩電路，見圖

6、3a。圖中電感L和電容C1、C2組成起選頻作用的諧振電路，從電容C2上取出反應(yīng)電壓加到晶體管VT的基極。從圖3b看到，晶體管的輸入電壓和反應(yīng)電壓同相，滿足相位平衡條件，因此電路能起振。由于電路中晶體管的3個(gè)極分別接在電容C1、C2的3個(gè)點(diǎn)上，因此被稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路。電容三點(diǎn)式振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率穩(wěn)定度較高，輸出波形好，頻率可以高達(dá)100兆赫以上，但頻率調(diào)節(jié)圍較小，因此適合于作固定頻率的振蕩器。它的振蕩頻率是：f0=1/2兀LC，其中C=C1C2C1+C2。上面3種振蕩電路中的放大器都是用的共發(fā)射極電路。共發(fā)射極接法的振蕩器增益較高，容易起振。也可以把振蕩電路中的放大器接成共基極電路形式

7、。共基極接法的振蕩器振蕩頻率比擬高，而且頻率穩(wěn)定性好。RC振蕩器RC振蕩器的選頻網(wǎng)絡(luò)是RC電路，它們的振蕩頻率比擬低。常用的電路有兩種。1RC相移振蕩電路圖4a是RC相移振蕩電路。電路中的3節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)同時(shí)起到選頻和正反應(yīng)的作用。從圖4b的交流等效電路看到：因?yàn)槭菃渭壒舶l(fā)射極放大電路，晶體管VT的輸出電壓Uo與輸出電壓Ui在相位上是相差180。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過RC網(wǎng)絡(luò)后，變成反應(yīng)電壓Uf乂送到輸入端時(shí)，由于RC網(wǎng)絡(luò)只對某個(gè)特定頻率f0的電壓產(chǎn)生180°的相移，所以只有頻率為f0的信號電壓才是正反應(yīng)而使電路起振?？梢奟C網(wǎng)絡(luò)既是選頻網(wǎng)絡(luò)，乂是正反應(yīng)電路的一局部。RC相移振蕩電路的特點(diǎn)是：電

8、路簡單、經(jīng)濟(jì)，但穩(wěn)定性不高，而且調(diào)節(jié)不方便。一般都用作固定頻率振蕩器和要求不太高的場合。它的振蕩頻率是：當(dāng)3節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)一樣時(shí)：f0=12兀6RC。頻率一般為幾十千赫。2RC橋式振蕩電路圖5a是一種常見的RC橋式振蕩電路。圖中左側(cè)的R1C1和R2C2串并聯(lián)電路就是它的選頻網(wǎng)絡(luò)。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)乂是正反應(yīng)電路的一局部。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)對某個(gè)特定頻率為f0的信號電壓沒有相移相移為0°，其它頻率的電壓都有大小不等的相移。由于放大器有2級，從V2輸出端取出的反應(yīng)電壓Uf是和放大器輸入電壓同相的2級相移360=0°。因此反應(yīng)電壓經(jīng)選頻網(wǎng)絡(luò)送回到VT1的輸入端時(shí)，只有某個(gè)特定頻率為f0的電

9、壓才能滿足相位平衡條件而起振?？梢奟C串并聯(lián)電路同時(shí)起到了選頻和正反應(yīng)的作用。實(shí)際上為了提高振蕩器的工作質(zhì)雖，電路中還加有由Rt和RE1組成的串聯(lián)電壓負(fù)反應(yīng)電路。其中Rt是一個(gè)有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它對電路能起到穩(wěn)定振蕩幅度和減小非線性失真的作用。從圖5b的等效電路看到，這個(gè)振蕩電路是一個(gè)橋形電路。R1C1、R2C2、Rt和RE1分另U是電橋的4個(gè)臂，放大器的輸入和輸出分另U接在電橋的兩個(gè)對角線上，所以被稱為RC橋式振蕩電路。RC橋式振蕩電路的性能比RC相移振蕩電路好。它的穩(wěn)定性高、非線性失真小，頻率調(diào)節(jié)方便。它的振蕩頻率是：當(dāng)R1=R2=R、C1=C2=C時(shí)f0=12兀RC。它的頻率圍從1

10、赫1兆赫。調(diào)幅和檢波電路廣播和無線電通信是利用調(diào)制技術(shù)把低頻聲音信號加到高頻信號上發(fā)射出去的。在接收機(jī)中復(fù)原的過程叫解調(diào)。其中低頻信號叫做調(diào)制信號，高頻信號如此叫載波。常見的連續(xù)波調(diào)制方法有調(diào)幅和調(diào)頻兩種，對應(yīng)的解調(diào)方法就叫檢波和鑒頻。下面我們先介紹調(diào)幅和檢波電路。1調(diào)幅電路調(diào)幅是使載波信號的幅度隨著調(diào)制信號的幅度變化，載波的頻率和相應(yīng)不變。能夠完成調(diào)幅功能的電路就叫調(diào)幅電路或調(diào)幅器。調(diào)幅是一個(gè)非線性頻率變換過程，所以它的關(guān)鍵是必須使用二極管、三極管等非線性器件。根據(jù)調(diào)制過程在哪個(gè)回路里進(jìn)展可以把三極管調(diào)幅電路分成集電極調(diào)幅、基極調(diào)幅和發(fā)射極調(diào)幅3種。下面舉集電極調(diào)幅電路為例。圖6是集電極調(diào)幅

11、電路，由高頻載波振蕩器產(chǎn)生的等幅載波經(jīng)T1加到晶體管基極。低頻調(diào)制信號如此通過T3耦合到集電極中。C1、C2、C3是高頻旁路電容，R1、R2是偏置電阻。集電極的LC并聯(lián)回路諧振在載波頻率±o如果把三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)選在特性曲線的彎曲局部，三極管就是一個(gè)非線性器件。因?yàn)榫w管的集電極電流是隨著調(diào)制電壓變化的，所以集電極中的2個(gè)信號就因非線性作用而實(shí)現(xiàn)了調(diào)幅。由于LC諧振回路是調(diào)諧在載波的基頻上，因此在T2的次級就可得到調(diào)幅波輸出。2檢波電路檢波電路或檢波器的作用是從調(diào)幅波中取出低頻信號。它的工作過程正好和調(diào)幅相反。檢波過程也是一個(gè)頻率變換過程，也要使用非線性元器件。常用的有二極管和三極

12、管。另外為了取出低頻有用信號，還必須使用濾波器濾除高頻分雖，所以檢波電路通常包含非線性元器件和濾波器兩局部。下面舉二極管檢波器為例說明它的工作。圖7是一個(gè)二極管檢波電路。VD是檢波元件，C和R是低通濾波器。當(dāng)輸入的已調(diào)波信號較大時(shí)，二極管VD是斷續(xù)工作的。正半周時(shí)，二極管導(dǎo)通，對C充電；負(fù)半周和輸入電壓較小時(shí)，二極管截止，C對R放電。在R兩端得到的電壓包含的頻率成分很多，經(jīng)過電容C濾除了高頻局部，再經(jīng)過隔直流電容C0的隔直流作用，在輸出端就可得到復(fù)原的低頻信號。調(diào)頻和鑒頻電路調(diào)頻是使載波頻率隨調(diào)制信號的幅度變化，而振幅如此保持不變。鑒頻如此是從調(diào)頻波中解調(diào)出原來的低頻信號，它的過程和調(diào)頻正好相

13、反。1調(diào)頻電路能夠完成調(diào)頻功能的電路就叫調(diào)頻器或調(diào)頻電路。常用的調(diào)頻方法是直接調(diào)頻法，也就是用調(diào)制信號直接改變載波振蕩器頻率的方法。圖8畫出了它的大意，圖中用一個(gè)可變電抗兀件并聯(lián)在諧振回路上。用低頻調(diào)制信號控制可變電抗元件參數(shù)的變化，使載波振蕩器的頻率發(fā)生變化。9IA情號2鑒頻電路能夠完成鑒頻功能的電路叫鑒頻器或鑒頻電路，有時(shí)也叫頻率檢波器。鑒頻的方法通常分二步，第一步先將等幅的調(diào)頻波變成幅度隨頻率變化的調(diào)頻一調(diào)幅波，第二步再用一般的檢波器檢出幅度變化，復(fù)原成低頻信號。常用的鑒頻器有相位鑒頻器、比例鑒頻器等。一振蕩電路的用途和振蕩條件前面幾章我們時(shí)論了多種類型的放大電路，其作用是把輸入的電壓或

14、功率信號加以放大。從能雖的觀念出發(fā)，它們是在輸入信號的控制下把直流能雖放大且轉(zhuǎn)化為按信號規(guī)律變化的交流電信號。在電子技術(shù)方面，還廣泛使用另一種電路，它不需外加任伺激勵(lì)，就可以把直流能雖轉(zhuǎn)化為具有一定頻率、一定波形、一定振幅的交流電能。這一類電路叫自激振蕩電路，或稱之為波形發(fā)生器。振蕩器在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。通訊系統(tǒng)使用的高頻載波信號、工業(yè)上使用的高頻感應(yīng)加熱器、實(shí)驗(yàn)室使用的各種信號發(fā)生器，都是振蕩電路原理的應(yīng)用。二自激振蕩的條件2.1振蕩原理在反應(yīng)電路的學(xué)習(xí)中我們知道，電路中如果存在負(fù)反應(yīng)，反應(yīng)信號會使得放大器輸入端的輸入信號減弱，故引入負(fù)反應(yīng)后，電路的閉環(huán)增益會下降，如果存在正反應(yīng)，反

15、應(yīng)信號會使放大器輸入端的凈輸入信號增強(qiáng).電路的閉環(huán)增益會增大。自激振蕩是一種強(qiáng)烈的正反應(yīng)過程，自激振藹電路就是正反應(yīng)原理的應(yīng)用。放大器在接通電源的瞬間，隨著電源電壓由零開始的突然增大,在放大器的輸入端產(chǎn)生一個(gè)微弱的擾動電壓，經(jīng)放大器放大、正反應(yīng)，再放大、再反應(yīng)，不斷反復(fù)循環(huán)，輸出信號的幅度迅速增加。這個(gè)擾動電壓信號可用傅里葉級數(shù)展開，它是包括從低頻到高頻的各種頻率的正弦波。電路中選頻網(wǎng)絡(luò)，將選頻網(wǎng)絡(luò)中心頻率的信號輸出，其他頻率的信號如此被抑制。由于根本放大器中的三極管等器件本身的非線性或反應(yīng)支路本身與輸入關(guān)系的非線性，放大倍數(shù)或反應(yīng)系數(shù)在振幅增大到一定程度時(shí)就會降低，但在振蕩建立的初期，應(yīng)使反

16、應(yīng)信號大于原輸入信號，反應(yīng)信號一次比一次大，才能使振蕩幅度逐漸增大，而當(dāng)振蕩建立起來之后，穩(wěn)幅措施使反應(yīng)信號等于原輸入信號，讓建立的振蕩得以維持。2.2自激振蕩的條件振蕩電路由放大電路和反應(yīng)電路兩個(gè)根本環(huán)節(jié)組成。1.起振條件在電路達(dá)到平衡之前的任一瞬時(shí)必須滿足uf與ui同相位，且uf>ui。電路才能起振，這是電路起振首先頌滿足的條件。在此條件下，電路里面進(jìn)展著正反應(yīng)放大一振蕩一正反應(yīng)的反復(fù)過程于是振蕩便逐漸增強(qiáng)起來。2. 干衡條件電路起振后，由于放大管的非線性使得uf由大于ui而逐漸變到uf=ui此時(shí)，振蕩電路達(dá)到平衡。所以，振茵電路要維持等幅振蕩.必須滿足一定條件。其一,相位平衡條件一反應(yīng)信號必須與輸入信號同相，即反應(yīng)必須為正反應(yīng)；其二，振幅平衡條件一一反應(yīng)信號振幅等于輸人信號振幅。三振蕩電路的組成通過上述分析可知，要使放大電路轉(zhuǎn)化為振蕩電路，電路結(jié)構(gòu)必須合理。振蕩電路一般由以下四局部組成：1.放大電路：這是滿足幅度平衡必不可少的。在振蕩過程中，必然存在能雖的損耗，放大電路可以控制電源不斷地向振蕩器提供能雖。故放大電路實(shí)際上是一個(gè)換能器，起到補(bǔ)充能耗的