LCRC震蕩電路作用

1、LC震蕩電路作用？ RC震蕩電路作用？振蕩電路是一個(gè)沒(méi)有輸入而有輸出（交流信號(hào)）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。振蕩電路的基本組成就是：1、放大器；2、正反饋網(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)組成部分：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(lái)說(shuō)，LC振蕩電路適合產(chǎn)生較高頻率 （一般在高于幾百 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

2、 振蕩電路的用途和振蕩條件分析不需要外加信號(hào)就能自動(dòng)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(hào)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(shuō)，能夠產(chǎn)生交流信號(hào)的電 路就叫做振蕩電路。一個(gè)振蕩器必須包括三部分：放大器、正反饋電路和選頻網(wǎng)絡(luò)。放大器能對(duì)振蕩器輸入端所加的輸入信號(hào)予以放大 使輸出信號(hào)保持恒定的數(shù)值。正反饋電路保證向振蕩器輸入 端提供的反饋信號(hào)是相位相同的，只有這樣才能使振蕩維持 下去。選頻網(wǎng)絡(luò)則只允許某個(gè)特定頻率f0能通過(guò)，使振蕩器產(chǎn)生單一頻率的輸出。振蕩器能不能振蕩起來(lái)并維持穩(wěn)定的輸出是由以下兩 個(gè)條件決定的；一個(gè)是反饋電壓u f和輸入電壓 U i要相等，

3、這是振幅平衡條件。二是u f和u i必須相位相同，這 是相位平衡條件，也就是說(shuō)必須保證是正反饋。 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高低可分成超低頻（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(chǎng)合使用。在一般 家用電器中，大量使用著各種L C振蕩器和 RG振蕩器

4、。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 率都比較高，常見(jiàn)電路有3種。（1 ）變壓器反饋 LC振蕩電路圖1（ a ）是變壓器反饋 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(jí)是起選頻作用的LC諧振電路，變壓器 T的次級(jí)向放大器輸入提供正反饋信號(hào)。 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 f 0相同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(guò)變壓器初次級(jí)L1、L2的耦合又送回到晶體管 V的基極。從圖1( b )看到，只要接法沒(méi)有錯(cuò)誤，這個(gè)反饋信號(hào)電壓是和輸入信號(hào)電壓相位相同 的，也就是說(shuō)，它是正反饋。因此電路的振蕩迅速加強(qiáng)

5、并最 后穩(wěn)定下來(lái)。變壓器反饋LC振蕩電路的特點(diǎn)是：頻率范圍寬、容易起 振，但頻率穩(wěn)定度不高。它的振蕩頻率是：f 0 =1 / 2 nLC。常用于產(chǎn)生幾十千赫到幾十兆赫的正弦波信號(hào)。(2 )電感三點(diǎn)式振蕩電路圖2 ( a )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上取出反饋電壓加到晶體管VT的基極。從圖2 ( b )看到，晶體管的輸入電壓和反饋電壓是同相的，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：頻率范圍寬、容易起振， 但輸出含有較多高次調(diào)波，

6、波形較差。它的振蕩頻率是：f0 =1/2 n 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(hào)。(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(jiàn)圖3( a )。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上取出反饋電壓加到晶體管 VT的基極。從圖 3( b )看到，晶體管的輸入電壓和反饋電壓同相，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)

7、節(jié)范圍較小，因此適合于作固定頻率的振蕩器。它的振蕩頻率是：f 0 =1/2 n LC，其中 C= C 1 C 2 C 1 +C 2。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。共基極接法的振蕩器 振蕩頻率比較高，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 較低。常用的電路有兩種。（1） RC相移振蕩電路圖4 （ a ）是RC相移振蕩電路。電路中的3節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)同時(shí)起到選頻和正反饋的作用。從圖4 （ b ）的交流等效電路看到：因?yàn)槭菃渭?jí)共發(fā)射極放大電路，晶體管VT的輸出電

8、壓 U o與輸出電壓 U i在相位上是相差 18 0 °。當(dāng)輸出電壓經(jīng)過(guò) RC網(wǎng)絡(luò)后，變成反饋電壓 U f又送到輸入端時(shí)，由于 RC網(wǎng)絡(luò)只對(duì)某個(gè)特定頻率 f 0的電壓 產(chǎn)生180 °的相移，所以只有頻率為f 0的信號(hào)電壓才是正反饋而使電路起振。 可見(jiàn)RC網(wǎng)絡(luò)既是選頻網(wǎng)絡(luò)，又是正 反饋電路的一部分。RC相移振蕩電路的特點(diǎn)是：電路簡(jiǎn)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(chǎng)合。它的振蕩頻率是：當(dāng)3節(jié)RC網(wǎng)絡(luò)的參數(shù)相同時(shí)：f 0 = 1 2 n 6RC。頻率一般為幾十千赫。(2 ) RC橋式振蕩電路圖5( a )是一種常見(jiàn)的 RC橋式振蕩

9、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)又是正反饋電路的一部分。這個(gè)選頻網(wǎng)絡(luò)對(duì)某個(gè)特 定頻率為f 0的信號(hào)電壓沒(méi)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(jí)，從V 2輸出端取出的反饋電壓U f是和放大器輸入電壓同相的(2級(jí)相移360 °0 ° )。因此反饋電壓經(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 f 0的電壓才能 滿足相位平衡條件而起振。 可見(jiàn)RC串并聯(lián)電路同時(shí)起到了 選頻和正反饋的作用。實(shí)際上為了提高振蕩器的工作質(zhì)量，電路中還加有由Rt和R E1組成的串聯(lián)電壓負(fù)反饋電路。其中R

10、 t是一個(gè)有負(fù)溫度系數(shù)的熱敏電阻，它對(duì)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5 ( b )的等效電路看到，這個(gè)振蕩電路是一個(gè)橋形電路。R1C1、 R2C2、 R t和R E1分別是電橋的4個(gè)臂，放大器的輸入和輸出分別 接在電橋的兩個(gè)對(duì)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、3= C2=C 時(shí) f 0 = 1 2 冗RC。它的頻率范圍從1赫1兆赫。調(diào)幅和檢波電路廣播和無(wú)線電通信是利用調(diào)制技術(shù)把低頻聲音信號(hào)加到 高頻信號(hào)上發(fā)射出去的。在接收機(jī)中還原的過(guò)程叫解調(diào)。其

11、中低頻信號(hào)叫做調(diào)制信號(hào)，高頻信號(hào)則叫載波。常見(jiàn)的連續(xù) 波調(diào)制方法有調(diào)幅和調(diào)頻兩種，對(duì)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(hào)的幅度隨著調(diào)制信號(hào)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(guò)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(guò)程在哪個(gè)回路 里進(jìn)行可以把三極管調(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(hào)則通過(guò) T3耦合 到集電極中。C1、

12、 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 上。如果把三極管的靜態(tài)工作點(diǎn)選在特性曲線的彎曲部分， 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(hào)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(jí)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(hào)。 的工作過(guò)程正好和調(diào)幅相反。檢波過(guò)程也是一個(gè)頻率變換過(guò) 程，也要使用非線性元器件。常用的有二極管和三極管。另 外為了取出低頻有用信號(hào)，還必須使用濾波器濾除高頻分 量，所以檢波電路通常包含非線

13、性元器件和濾波器兩部分。F面舉二極管檢波器為例說(shuō)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(hào)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(duì)C充電；負(fù)半周和輸入電壓較小時(shí)，二極管截止，C對(duì)R放電。在 R兩端得到的電壓包含的頻率成分很多，經(jīng)過(guò)電容C濾除了高頻部分，再經(jīng)過(guò)隔直流電容C 0的隔直流作用，在輸出端就可得到還原的低頻信號(hào)。調(diào)頻和鑒頻電路調(diào)頻是使載波頻率隨調(diào)制信號(hào)的幅度變化，而振幅則保持不變。鑒頻則是從調(diào)頻波中解調(diào)出原來(lái)的低頻信號(hào)，它的過(guò) 程和調(diào)頻正好相反。（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

14、接調(diào)頻法，也就是用調(diào)制信號(hào)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(hào)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1 11可主lcJj 1劃伯號(hào)1 T 31IIMH(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，還原成低頻信號(hào)。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 的電壓或功率信號(hào)加以放大。從能量

15、的觀念出發(fā)，它們是在 輸入信號(hào)的控制下把直流能量放大且轉(zhuǎn)化為按信號(hào)規(guī)律變 化的交流電信號(hào)。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)，就可以把直流能量轉(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(hào)、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(hào)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振蕩原理在反饋電路的學(xué)習(xí)中我們知道，電路中如果存在負(fù)反饋，反 饋信號(hào)會(huì)使得放大器輸入端的輸入信號(hào)減弱，故引入負(fù)反饋 后，電路的閉環(huán)增益會(huì)下降，如果存在正反饋，反饋

16、信號(hào)會(huì) 使放大器輸入端的凈輸入信號(hào)增強(qiáng).電路的閉環(huán)增益會(huì)增 大。自激振蕩是一種強(qiáng)烈的正反饋過(guò)程，自激振藹電路就是 正反饋原理的應(yīng)用。放大器在接通電源的瞬間，隨著電源電壓由零開(kāi)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(dòng)電壓，經(jīng)放大器放大、正反饋，再放大、再反饋，不斷反復(fù)循環(huán)，輸出信號(hào)的幅度 迅速增加。這個(gè)擾動(dòng)電壓信號(hào)可用傅里葉級(jí)數(shù)展開(kāi)，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(hào)輸出，其他頻率的信號(hào)則被抑制。由于基本放大器中的三極管等器件本身的非線性或反饋支 路本身與輸入關(guān)系的非線性，放大倍數(shù)或反饋系數(shù)在振幅增大到一定程度時(shí)就會(huì)降低，但在振蕩建立的初

17、期，應(yīng)使反饋信號(hào)大于原輸入信號(hào)，反饋信號(hào)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(lái)之后，穩(wěn)幅措施使反饋信號(hào)等于原輸入信號(hào)，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饋電路兩個(gè)基本環(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)行著正反饋一一放大一振蕩一正反 饋的反復(fù)過(guò)程于是振蕩便逐漸增強(qiáng)起來(lái)。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， 相位平衡條件一反饋信號(hào)必須與輸入信號(hào)同相，即反饋必須 為正反饋；其二，振幅平衡條件一一反饋信號(hào)振幅等于輸人 信號(hào)振幅。三振蕩電路的組成通過(guò)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部分組成：1 .放大電路：這是滿足幅度平衡必不可少的。在振蕩過(guò) 程中，必然存在能量的損耗，放大電路可以控制電源不斷地 向振蕩器提供能量。故放大電路實(shí)際上是一個(gè)換能器，