LC振蕩電路,是指用電感L、電容C組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路,用于產(chǎn)生高頻正弦波信號(hào),常見的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式LC振蕩電路、電感三點(diǎn)式LC振蕩電路和電容三點(diǎn)式LC振蕩電路。LC振蕩電路的輻射功率是和振蕩頻率的四次方成正比的,要讓LC振蕩電路向外輻射足夠強(qiáng)的電磁波,必須提高振蕩頻率,并且使電路具有開放的形式。
LC振蕩電路運(yùn)用了電容跟電感的儲(chǔ)能特性,讓電磁兩種能量交替轉(zhuǎn)化,也就是說電能跟磁能都會(huì)有一個(gè)最大最小值,也就有了振蕩。不過這只是理想情況,實(shí)際上所有電子元件都會(huì)有損耗,能量在電容跟電感之間互相轉(zhuǎn)化的過程中要么被損耗,要么泄漏出外部,能量會(huì)不斷減小,所以實(shí)際上的LC振蕩電路都需要一個(gè)放大元件,要么是三極管,要么是集成運(yùn)放等數(shù)電LC,利用這個(gè)放大元件,通過各種信號(hào)反饋方法使得這個(gè)不斷被消耗的振蕩信號(hào)被反饋放大,從而最終輸出一個(gè)幅值跟頻率比較穩(wěn)定的信號(hào)。頻率計(jì)算公式為T=2π√(LC),其中f為頻率,單位為赫茲(Hz);L為電感,單位為亨利(H);C為電容,單位為法拉(F)。
LC振蕩電路特點(diǎn)與分析方法:
特點(diǎn):共射變壓器耦合式振蕩器功率增益高,容易起振,但由于共發(fā)射極電流放大系數(shù)B隨工作頻率的增高而急劇降低,故共振蕩幅度很容易受到振蕩頻率大小的影響,因此常用于固定頻率的振蕩器。
分析方法:LC電磁振蕩過程涉及的物理量較多,且各個(gè)物理量變化也比較復(fù)雜。實(shí)際分析過程中,如果注意到電場量(電場能、電荷量、電壓、電場強(qiáng)度)和磁場量(磁場能、電流強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度)的異步變化,電場量、磁場量各自的同步變化,充分利用包含電場能、磁場能在內(nèi)的能量守恒,由能量變化輻射其他物理變化,就可快速地弄清各物理量的變化情況,判斷電路所處的狀態(tài)。
LC振蕩電路工作原理:
開機(jī)瞬間產(chǎn)生的電擾動(dòng)經(jīng)三極管V組成的放大器放大,然后由LC選頻回路從眾多的頻率中選出諧振頻率f0。并通過線圈L1和L2之間的互感耦合把信號(hào)反饋至三極管基極。設(shè)基極的瞬間電壓極性為正。經(jīng)倒相集電壓瞬時(shí)極性為負(fù),按變壓器同名端的符號(hào)可以看出,L2的上端電壓極性為負(fù),反饋回基極的電壓極性為正,滿足相位平衡條件,偏離f0的其它頻率的信號(hào)因?yàn)楦郊酉嘁贫粷M足相位平衡條件,只要三極管電流放大系數(shù)B和L1與L2的匝數(shù)比合適,滿足振幅條件,就能產(chǎn)生頻率f0的振蕩信號(hào)。
LC串并聯(lián)電路的認(rèn)識(shí):
在LC電路中,感抗和容抗相等時(shí)對應(yīng)的頻率值稱為諧振頻率,如下圖1所示。在接收廣播電視信號(hào)或無線通信信號(hào)時(shí),使接收電路的頻率與所選擇的廣播電視臺(tái)或無線電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)頻率相同就叫做調(diào)諧。
圖1 感抗與容抗曲線
LC串聯(lián)諧振電路的特點(diǎn):
LC串聯(lián)諧振電路是指將電感器和電容器串聯(lián)后形成的,且為諧振狀態(tài)(關(guān)系曲線具有相同的諧振點(diǎn))的電路,如圖2所示。在串聯(lián)諧振電路中,當(dāng)信號(hào)接近特定的頻率時(shí),電路中的電流達(dá)到最大,這個(gè)頻率稱為諧振頻率。
圖2 LC串聯(lián)諧振電路及電流和頻率的關(guān)系曲線
不同頻率信號(hào)通過LC串聯(lián)電路的條件如圖3所示。由圖可知,當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過LC串聯(lián)電路時(shí),根據(jù)電感器和電容器的特性,信號(hào)頻率越高電感的阻抗越大,而電容的阻抗則越小,阻抗大則對信號(hào)的衰減大,頻率較高的信號(hào)通過電感會(huì)衰減很大,而直流信號(hào)則無法通過電容器。當(dāng)輸入信弓的頻率等于LC諧振的頻率時(shí),LC串聯(lián)電路的阻抗最小。此頻率的信號(hào)很容易通過電容器和電感器輸出。此時(shí)LC串聯(lián)諧振電路起到選頻的作用。
圖3 信號(hào)流過LC串聯(lián)電路
LC并聯(lián)諧振電路的特點(diǎn):
LC并聯(lián)諧振電路是指將電感器和電容器并聯(lián)后形成的,如圖4所示,在并聯(lián)諧振電路中,如果線圈中的電流與電容中的電流相等,則電路就達(dá)到了并聯(lián)諧振狀態(tài)。在該電路中,除了LC并聯(lián)部分以外,其他部分的阻抗變化幾乎對能量消耗沒有影響。因此,這種電路的穩(wěn)定性好,比串聯(lián)諧振電路應(yīng)用得更多。
圖4 LC并聯(lián)諧振電路及電流和頻率的關(guān)系曲線
圖5所示為不同頻率的信號(hào)通過LC并聯(lián)諧振電路時(shí)的狀態(tài),當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過LC并聯(lián)諧振電路時(shí),同樣根據(jù)電感器和電容器的阻抗特性,較高頻率的信號(hào)則容易通過電容器到達(dá)輸出端,較低頻率的信號(hào)則容易通過電感器到達(dá)輸出端。由于LC回路在諧振頻率fo處的阻抗最大,諧振頻率點(diǎn)的信號(hào)不能通過LC并聯(lián)振蕩電路。
圖5 信號(hào)流過LC并聯(lián)電路
評論
查看更多