lc振蕩器知識

1、LC 振蕩器知識1.什么是振蕩?振蕩器必須具備什么條件才能振蕩?答:如圖 1-28所示電路,開關(guān) S 打到位置 1時,電容 C 就被充電到電源電壓, 再將開關(guān) S 從 1切換到 2的位置,使電容 C 與電感 L 并聯(lián)起來,這時電容 C 就 向電感 L 放電。在 C 剛放電時,由于電感中的電流不能突變,因此放電電流從 零開始,逐漸增大,而電容 C 的端電壓逐漸減小。此時電容 C 中的電能逐漸變 為電感 L中的磁能;當(dāng)電容中的電荷放完,其端電壓等于零時,這時電容不再 放電,但由于電感中的電流不能突變,因此,電流并不會突然消失,而是按照 原來的方向繼續(xù) 流動,電感 L 反過來向電容 C 充電,電容兩

2、端重新出現(xiàn)電荷, 但此時電容兩端的電壓極性與原來電容兩端電壓極性相反。在 L 向 C 反向充電 的過程中,電感 L 的電流 逐漸減小,電容 C 上的電壓逐漸增大,使電感中的磁 能又變成電容中的電能。當(dāng)電容的端電壓達(dá)到最大值時,C 又向 L 充電,其過程與前述相同,只是放電 電流方向相反。 就這樣電能和磁能反復(fù)地相互轉(zhuǎn)換, 我們把這種現(xiàn)象稱為振蕩。振蕩器實質(zhì)是一種滿足自激振蕩條件的反饋放大器,它可以產(chǎn)生正弦波信號或 非正弦波信號。能產(chǎn)生正弦波信號的振蕩器稱為正弦波振蕩器,其電路稱為正 弦 波振蕩電路。正弦波振蕩電路是一個滿足自激振蕩條件的正反饋放大電路, 有時也稱為反饋振蕩電路。正弦波振蕩器產(chǎn)生

3、持續(xù)振蕩有兩個條件,其一為振 幅平衡條件 (AF=AF=1;其二為相位平衡條件(a+f=2n,n=0,1, 2,。這里設(shè)式中, a為基本放大電路輸出信號與輸入信號之間的相位差; f為反饋信號 與輸出信號之問的相位差。2.正弦波振蕩電路由哪幾部分組成?各部分有什么作用?答:正弦波振蕩電路由四部分組成,即放大電路、反饋網(wǎng)絡(luò)、選頻網(wǎng)絡(luò)和穩(wěn)幅 環(huán)節(jié)。(1放大電路具有一定的電壓放大倍數(shù), 其作用是對選擇出來的某一頻率的信號 進(jìn)行放大。根據(jù)電路需要可采用單級放大電路或多級放大電路。(2反饋網(wǎng)絡(luò)是反饋信號所經(jīng)過的電路, 其作用是將輸出信號反饋到輸入端, 引 入自激振蕩所需的正反饋,一般反饋網(wǎng)絡(luò)由線性元件 R

4、、L 和 C 按需要組成。(3選頻網(wǎng)絡(luò)具有選頻的功能, 其作用是選出指定頻率的信號, 以便使正弦波振 蕩電路實現(xiàn)單一頻率振蕩。選頻網(wǎng)絡(luò)分為 Lc 選頻網(wǎng)絡(luò)和 Rc 選頻網(wǎng)絡(luò)。使用 LC 選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩電路,稱為 LC 振蕩電路;使用 RC 選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振 蕩電路,稱為 RC 振蕩電路。選頻網(wǎng)絡(luò)可以設(shè)置在放大電路中,也可以設(shè)置在反饋網(wǎng)絡(luò)中。(4穩(wěn)幅環(huán)節(jié)具有穩(wěn)定輸出信號幅值的作用, 以便使電路達(dá)到等幅振蕩, 因此穩(wěn) 幅環(huán)節(jié)是正弦波振蕩電路的重要組成部分。3.什么叫 RC 振蕩器?答:采用 RC 元件組成的電路作選頻網(wǎng)絡(luò)的正弦波振蕩電路,稱為 RC 振蕩器。 按反饋網(wǎng)絡(luò)的結(jié)構(gòu)特點,RC 振

5、蕩電路可分為 RC 移相式、RC 橋式和雙 T 式選頻 網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路。其中 RC 橋式振蕩電路采用 RC 串并聯(lián)電路作選頻網(wǎng)絡(luò),故又 稱 RC 串并聯(lián)振蕩電路,如圖 1-29 所示。這 個電路由兩部分組成,即放大器 Au 和選頻網(wǎng)絡(luò) Fuo Au 為集成運算放大器所 組成的電壓串聯(lián)負(fù)反饋放大器,而 Fu 則由 Zl、Z2組成,同時兼作正反饋網(wǎng)絡(luò)。 Zl、Z2和 Rl、R2正好形成一個四臂電橋,放大 電路的輸入端和輸出端分別接 到電橋的兩個對角線上,因此這種 RC 振蕩電路又稱 RC 橋式振蕩器。4.什么是 RC 移相式正弦波振蕩電路?答:RC移相式正弦波振蕩電路是把 RC 移相網(wǎng)絡(luò)作為正弦波

6、振蕩電路的反饋環(huán) 節(jié),如圖 l-30所示。該振蕩電路的 RC 移相網(wǎng)絡(luò)提供 180°解的相移, 而放大 器采用反相輸入比例放大電路,故 a=-180。,a+f=0°滿足振蕩的相位條件,只要調(diào)節(jié)熱敏電阻 Rf,使放大倍數(shù)足以補償反饋網(wǎng)絡(luò)引起的 信號幅度 衰減,就可以產(chǎn)生正弦波振蕩信號。5.什么叫變壓器反饋式 LC 振蕩器?答:反饋網(wǎng)絡(luò)采用變壓器,利用變壓器的一次繞組與電容并聯(lián)組成振蕩回路作 選頻網(wǎng)絡(luò),代替晶體管集電極電阻 Rc,從變壓器的二次繞組引回反饋電壓并將 其加到放大電路的輸入端,電路如圖 1-31 所示。變壓器反饋式 LC 振蕩電路的特點是振蕩頻率調(diào)節(jié)方便, 容易實現(xiàn)

7、阻抗匹配和達(dá) 到起振要求,輸出波形一般,頻率穩(wěn)定度不高,產(chǎn)生正弦波信號的頻率為幾千 赫至幾十兆赫,一般適用于要求不高的設(shè)備。6.什么叫電感三點式振蕩器?它是怎樣工作的?答:電感三點式振蕩器的典型電路如圖 1-32所示。在 LC 振蕩回路中,電感有 一個抽頭使線圈分成兩部分即線圈 L1和線圈 L2,線圈 L1的 3端接到晶 體管 的基極 B,線圈 L2的 1端接晶體管的集電極 C,中間抽頭 2接發(fā)射極 E。也就 是說電感線圈的三端分別接晶體管的三極,所以叫電感三點式振蕩器,又稱哈 特 萊振蕩器。 在該電路中 L1兼作反饋網(wǎng)絡(luò), 通過耦合電容 Cl 將 Ll 反饋電壓加在晶體管的輸 入端,經(jīng)放大后

8、,在 LC 振蕩回路中得到高頻振蕩信號,只要適當(dāng)選擇電感線圈 抽頭的位置. 使反饋信號大于輸入信號, 就可以在 LC 回路中獲得不衰減的等幅 振蕩。 其振蕩頻率可由下式求得:式中,Ll、L2為線圈抽頭兩邊的自感系數(shù);M 為兩段電感線圈的瓦感系數(shù);C 為振蕩電容;?o 為振蕩頻率。7.什么叫電容三點式振蕩器?它是怎樣工作的?答:圖 1-33是電容三點式振蕩器的典型電路圖。 其結(jié)構(gòu)與電感三點式振蕩 器相似,只是將 L、C 互換了位置。LC 振蕩回路中采用兩個電容串聯(lián)成電容支 路,兩 電容中間有一引出端,通過引出端從 LC 振蕩回路的電容支路上取一部 分電壓反饋到放大電路的輸入端,由于電容支路三個端

9、點分別接于晶體管的三 極上,所以把這 種電路稱為電容三點式 LC 振蕩器,又稱為柯爾皮茲振蕩器。 該電路的振蕩頻率可由下式求得:式中,Ceq 為 LC 并聯(lián)回路的等效電容。8.電感三點式振蕩器和電容三點式振蕩器各自的特點是什么?答:電感三點式 LC 振蕩器的特點是振蕩頻率調(diào)節(jié)方便,電路容易起振,輸出信 號的波形中含有高次諧波,波形較差,頻率穩(wěn)定度不高,可產(chǎn)生正弦波信號的 頻率為幾千赫至幾十兆赫。一般用于要求不高的場合或設(shè)備中。電容三點式 LC 振蕩器的特點是頻率調(diào)節(jié)不方便, 輸出信號的波形好, 頻率的穩(wěn) 定度較高, 可產(chǎn)生幾兆赫至 100MHz 以上的頻率。 一般用于頻率固定或在小范圍 內(nèi)頻率

10、調(diào)節(jié)的場合或設(shè)備中。電感三點式振蕩器與電容三點式振蕩器相比有兩個缺點:(1改變電感不方便。(2因反饋電壓取自 Ll 上,Ll 對高次諧波阻抗大,從而引起振蕩回路輸出諧波 分量增大,輸出波形較差。9.什么叫石英晶體振蕩器?答:采用石英晶體作選頻網(wǎng)絡(luò)選頻元件的正弦波振蕩電路叫石英晶體振蕩器。 石英晶體振蕩器的形式多種多樣,但其基本電路只有兩類,即并聯(lián)晶體振蕩電 路 和串聯(lián)晶體振蕩電路。 在前者中石英晶體是以并聯(lián)諧振的形式出現(xiàn), 而在后 者中則是以串聯(lián)諧振的形式出現(xiàn)。在并聯(lián)晶體振蕩電路中,石英晶體工作在串 聯(lián)諧振頻率 和并聯(lián)諧振頻率之間, 石英晶體作為一個電感來組成振蕩電路。 而 在串聯(lián)晶體振蕩電路中,石英晶體工作在串聯(lián)諧振頻率處,利用串聯(lián)諧振時阻抗最小的特性來組成 正弦波振蕩電路。 10分析判斷電路能否產(chǎn)生振蕩常采用什么方法? 答：分析電路能否產(chǎn)生振蕩的方法是看電路是否滿足自激振蕩條件。首先檢查 相位平衡條件即檢查反饋是否為正反饋；然后檢查振幅平衡條件，一般振幅平 衡 條件比較容易滿足，若不滿足，可在測試調(diào)整時，通過改變放大倍數(shù)Au 和反饋系數(shù)F使電路滿足AF>1 的振幅平衡條件。通常只要正弦波振 蕩 電路滿足相位平衡條件，就可認(rèn)為電路產(chǎn)生正弦波振蕩。 判斷相位平衡條件，常用瞬時極性法，所謂瞬時