200KHz方波轉(zhuǎn)正弦波電路

200KHz方波轉(zhuǎn)正弦波電路2008年07月08日星期二17:05200KHz方波轉(zhuǎn)正弦波電路參數(shù)如下：運(yùn)放：LM224AJC=30PFR1=10KR2=3KR3=270K工作電壓：Vi=0~5V方波，V+=5V，V-=-5V，Vo=-5V~+5V正弦波在Multisim9上仿真調(diào)試已完成。§7—2串聯(lián)諧振電路諧振：對(duì)于任意一個(gè)由電阻、電容、電感組成的電路，如果在某種條件下，端口的電壓相量戸與電流相量［同相時(shí)，電路的等效阻抗的幅角戒胡電路是純電阻性。這種現(xiàn)象稱為諧振。對(duì)于任意一個(gè)由電阻、電感和電容組成的電路，設(shè)該電路輸入端口的等效阻抗為抗為等效導(dǎo)納為FO)=『0)|口如=班[FO)]+』hn[F(?]等效導(dǎo)納為當(dāng)?shù)刃ё杩沟妮椊恰悖囱圬暰W(wǎng)］＞0,（皿］＜。）時(shí)，電路呈電感性；當(dāng)?shù)刃ЫM抗的輻角°（即血憶（皿］",血廳（何］＞0）時(shí)，電路呈電容性。如果在某種條件下，電路的等效阻抗的輻角戒眄二°（即阿￡（皿］=0,阿F（何］=0），則電路成電阻性，這種現(xiàn)象稱為諧振。諧振現(xiàn)象被廣泛地應(yīng)用于無(wú)線電工程和其它電子技術(shù)領(lǐng)域中。以實(shí)現(xiàn)有選擇地傳送信號(hào)的目的。為了利用諧振現(xiàn)象而以電感線圈和電容器等部件組成的電路．叫做諧振電路。本節(jié)將研究串聯(lián)諧振電路和并聯(lián)諧振電路的模型。串聯(lián)諧振電路圖7—2—l表示一個(gè)在正弦電壓源激勵(lì)下的串連諧振電路，激勵(lì)源的角頻率為①電路的等效阻抗為

圖7-2-1串聯(lián)諧振電路Z(jai)圖7-2-1串聯(lián)諧振電路Z(jai)=R++=A+jW等效阻抗的實(shí)部為一常數(shù)，其值等于電阻R，即7-2-1)等效阻抗的虛部，即電路的等效電抗Im[Z(J^]=Xg)二班—丄(7-2-2)是角頻率①的函數(shù)，它隨回變化的規(guī)律，即電抗的頻率特性.如圖7—2—2所示。

圖7-2-2電抗的頻率特性當(dāng)①沁時(shí)，羞㈣＜0,圖7-2-2電抗的頻率特性當(dāng)①沁時(shí)，羞㈣＜0,電路呈電容性。當(dāng)Q%時(shí)，X〔e）＞°，電路呈電感性。而在菇這個(gè)頻率下（即①二菇時(shí)）(7-2-3)X(%)=如_~^=0?CM）=?CM）=尺等效阻抗的虛部為零，電路呈電阻性。這種狀態(tài)叫做串聯(lián)諧振。感抗等于容抗就是發(fā)生串聯(lián)諧振的條件。使電路發(fā)生串聯(lián)諧振的角頻率曉叫做串聯(lián)諧振角頻率，根據(jù)式（7—2—3）激勵(lì)電壓相量激勵(lì)電壓相量以=Zo+Zd+療00二，其值為(7-2-4)，其值為(7-2-4)(7-2-5)串聯(lián)諧振頻率為(7-2-5)串聯(lián)諧振頻率僅僅決定于電路參數(shù)L和C。因此，無(wú)論改變頻率或改變電容，都可能使電路發(fā)生串聯(lián)諧振。當(dāng)電路處于諧振狀態(tài)時(shí)，電路中將出現(xiàn)如下的一些特殊現(xiàn)象。首先，由于諧振時(shí)等效電抗為零，電路的等效阻抗即等于電路中的電阻及其值最小。因此，在一定的電壓源激勵(lì)下，電路中的電流相量z(J%)z(J%)R其值必為最大，并與激勵(lì)電壓同相。此外，由于諧振電路的感抗等于容抗此外，由于諧振電路的感抗等于容抗電感電壓相量與電容電壓相量二者大小相等，相角相反，伯使電抗電壓相量

即串聯(lián)諧振時(shí)。電感電壓與電容電壓相互抵消，激勵(lì)電壓全部降落在電阻上；圖7—2—3所示相量圖表明了串聯(lián)諧振狀態(tài)下電路中的電流及各元件電壓間的上述關(guān)系。顯然，如果諧振時(shí)彼此相等的感抗（Q憶）和容抗（菇C）遠(yuǎn)大于電阻（R），貝嘰皆振叫彼此相等的電感電壓有效值J%=%%）和電存電壓行效值）也必定遠(yuǎn)大于激勵(lì)電壓有效值（5壓行效值）也必定遠(yuǎn)大于激勵(lì)電壓有效值（5=嘔\最后，再?gòu)哪芰康慕嵌仁治?。因?yàn)橥ㄟ^(guò)彼此串聯(lián)的電感和電容的電流相同，并且在串聯(lián)諧振時(shí),電感電壓與電容電壓大小相等，相角相反，故電感和電容吸收等值異號(hào)的無(wú)功功率，致使全電路吸收的無(wú)功功率為零［從功率因數(shù)角疑菇）二。也可看出。這就表明，雖然電場(chǎng)能量和磁場(chǎng)圖7-2-3串聯(lián)諧振狀態(tài)下的相量圖能量都在不斷變化，但此增彼減?；ハ鄰氐籽a(bǔ)償。也就是說(shuō)。有一部分能量在電場(chǎng)與磁場(chǎng)之間振蕩，而全電路電磁場(chǎng)能量的總和保持不變，激勵(lì)源供給電路的能量全部轉(zhuǎn)化為電阻發(fā)熱損耗的能量。為了維持諧振電路中的電磁振蕩．激勵(lì)源必須不斷供給能量以補(bǔ)償電路中電阻損耗的能量，和諧振電路所儲(chǔ)存的電磁場(chǎng)總能量相比，每振蕩一次電路消耗

的能量愈少，即維持一定能量的振蕩所需功率愈小，則諧振電路的“品質(zhì)”愈好。為了定量地描述諧振電路的這品質(zhì)，定義諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為g=2^rD(7-2-6)諧振時(shí)電路中的電磁場(chǎng)總能量

諧振時(shí)一周期內(nèi)電路中損耗的能量g=2^rD(7-2-6)根據(jù)上面的分析，當(dāng)電路處于諧振狀態(tài)時(shí)，電路中的電場(chǎng)能量與磁場(chǎng)能量相互轉(zhuǎn)化，完全補(bǔ)償，任意瞬時(shí)電磁場(chǎng)能量的總和恒定不變，其值應(yīng)等于彼此相等的電場(chǎng)能量的極大值與磁場(chǎng)能量的極大值故串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)又可表示為將諧振時(shí)電路沖彼此相等的感抗與容抗定義為諧振電路的特性電阻，用符號(hào)戸表示，即(7-2-7)則串連諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為(7-2-8)戸表示，即(7-2-7)則串連諧振電路的品質(zhì)因數(shù)為(7-2-8)這就是說(shuō)，將串聯(lián)諧振電路的品質(zhì)因數(shù)用電路參數(shù)表示時(shí)，其值等于特性阻抗與電阻之比。對(duì)式（7—2—8）右端分子分母同乘以諧振電流有效值切，則得可見(jiàn)．品質(zhì)因數(shù)又等于諧振時(shí)電感電壓（或電容電壓）有效值與激勵(lì)電壓有效值相比的倍數(shù)。無(wú)線電工程中利用串聯(lián)諧振的白的，就是為了使微弱的激勵(lì)信號(hào)電壓通過(guò)串聯(lián)