什么是振蕩電路?振蕩電路原理及其作用分析
振蕩電流是一種大小和方向都隨周期發(fā)生變化的電流,能產(chǎn)生振蕩電流的電路就叫做振蕩電路。其中最簡(jiǎn)單的振蕩電路叫LC回路。
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(wú)法用線圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生,只能由振蕩電路產(chǎn)生。
振蕩電路物理模型(即理想振蕩電路)的滿足條件
①整個(gè)電路的電阻R=0(包括線圈、導(dǎo)線),從能量角度看沒(méi)有其它形式的能向內(nèi)能轉(zhuǎn)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(wú)潛布電容存在。
③LC振蕩電路在發(fā)生電磁振蕩時(shí)不向外界空間輻射電磁波,是嚴(yán)格意義上的閉合電路,LC電路內(nèi)部只發(fā)生線圈磁場(chǎng)能與電容器電場(chǎng)能之間的相互轉(zhuǎn)化,即便是電容器內(nèi)產(chǎn)生的變化電場(chǎng),線圈內(nèi)產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)也沒(méi)有按麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論激發(fā)相應(yīng)的磁場(chǎng)和電場(chǎng),向周圍空間輻射電磁波。
充電完畢(放電開(kāi)始):電場(chǎng)能達(dá)到最大,磁場(chǎng)能為零,回路中感應(yīng)電流i=0。
放電完畢(充電開(kāi)始):電場(chǎng)能為零,磁場(chǎng)能達(dá)到最大,回路中感應(yīng)電流達(dá)到最大。
充電過(guò)程:電場(chǎng)能在增加,磁場(chǎng)能在減小,回路中電流在減小,電容器上電量在增加。從能量看:磁場(chǎng)能在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。
放電過(guò)程:電場(chǎng)能在減少,磁場(chǎng)能在增加,回路中電流在增加,電容器上的電量在減少。從能量看:電場(chǎng)能在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。
在振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中,電容器極板上的電荷,通過(guò)線圈的電流,以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化,這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。
RC振蕩器工作原理
輸出電壓 uo經(jīng)正反饋(兼選頻)網(wǎng)絡(luò)分壓后,取uf作為同相比例電路的輸入信號(hào)ui。由運(yùn)放構(gòu)成的RC串并聯(lián)正弦波振蕩電路不是靠運(yùn)放內(nèi)部的晶體管進(jìn)入非線性區(qū)穩(wěn)幅,而是通過(guò)在外部引入負(fù)反饋來(lái)達(dá)到穩(wěn)幅的目的。正弦波振蕩器是沒(méi)有輸入信號(hào)的,帶選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋放大器。若用電阻,電容元件組成選頻網(wǎng)絡(luò),就稱為RC振蕩器,一般用來(lái)產(chǎn)生1Hz-1MHz的低頻信號(hào)。RC選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻作用不如LC諧振蕩回路,故RC振蕩器的波形和穩(wěn)定度比LC振蕩器差。
RC串并聯(lián)網(wǎng)絡(luò)振蕩電路用以產(chǎn)生低頻正弦波信號(hào),是一種使用十分廣泛的RC振蕩電路。
最簡(jiǎn)單的RC振蕩電路圖
RC橋式振蕩電路
是RC橋式振蕩電路,這個(gè)電路由放大電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。為由集成運(yùn)放所組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大電路,取其高輸入阻抗和低輸出阻抗的特點(diǎn)。而則由Z1、Z2和R1、R2組成,同時(shí)兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)??芍琙1、Z2和R1、R2正好形成一個(gè)四臂電橋,電橋的對(duì)角線頂點(diǎn)接到放大電路的兩個(gè)輸入端,RC橋式振蕩器電路的名稱即由此而來(lái)。
下面首先分析RC振蕩器電路串并聯(lián)選頻網(wǎng)絡(luò)的選頻特性,然后根據(jù)正弦波振蕩電路的兩個(gè)條件選擇合適的放大電路指標(biāo),以構(gòu)成一個(gè)完整的RC橋式振蕩器。
LC電路,也稱為諧振電路、槽路或調(diào)諧電路,是包含一個(gè)電感(用字母L表示)和一個(gè)電容(用字母C表示)連接在一起的電路。該電路可以用作電諧振器(音叉的一種電學(xué)模擬),儲(chǔ)存電路共振時(shí)振蕩的能量。
LC電路的周期電磁振蕩 LC電路既用于產(chǎn)生特定頻率的信號(hào),也用于從更復(fù)雜的信號(hào)中分離出特定頻率的信號(hào)。它們是許多電子設(shè)備中的關(guān)鍵部件,特別是無(wú)線電設(shè)備,用于振蕩器、濾波器、調(diào)諧器和混頻器電路中。
電感電路是一個(gè)理想化的模型,因?yàn)樗俣ㄓ袥](méi)有因電阻耗散的能量。任何一個(gè)LC電路的實(shí)際實(shí)現(xiàn)中都會(huì)包含組件和連接導(dǎo)線的盡管小卻非零的電阻導(dǎo)致的損耗。LC電路的目的通常是以最小的阻尼振蕩,因此電阻做得盡可能小。雖然實(shí)際中沒(méi)有無(wú)損耗的電路,但研究這種電路的理想形式對(duì)獲得理解和物理性直覺(jué)都是有益的。對(duì)于帶有電阻的電路模型,參見(jiàn)RLC電路。
振蕩電路起著引導(dǎo)作用,也就是在整個(gè)電路中它起到主導(dǎo)作用。它能將各種信號(hào)捆綁在它的場(chǎng)中然后發(fā)射。也可以用它來(lái)講直流電變交流電,然后升壓,可以用著打蚊拍和電魚(yú)機(jī)等。
振蕩電路的作用是產(chǎn)生信號(hào)電壓,包含有正弦波振蕩器和其他波形振蕩器。其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是沒(méi)有對(duì)外的電路輸入端,晶體管或集成運(yùn)放的輸出端與輸入端之間有一個(gè)具有選頻功能的正反饋網(wǎng)絡(luò),將輸出信號(hào)的一部分正反饋到輸入端以形成振蕩。
晶體管VT的集電極輸出信號(hào),由變壓器T倒相后正反饋到其基極,T的初級(jí)線圈L1與C2組成選頻回路(從眾多的頻率中選出有用信號(hào),濾除或抑制無(wú)用信號(hào),也就是完成對(duì)信號(hào)的頻譜進(jìn)行濾波處理,即濾波器),決定電路的振蕩頻率。