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振蕩電路原理

振蕩電流是壹種大小和方向隨周期變化的電流,能產生振蕩電流的電路稱為振蕩電路。最簡單的振蕩電路稱為LC環路。

原則

充電後(開始放電):電場能量達到最大,磁場能量為零,回路中感應電流i=0。

放電完成(開始充電):電場能量為零,磁場能量達到最大,回路中感應電流達到最大。

充電過程:電場能量在增加,磁場能量在減少,回路中的電流在減少,電容器上的電量在增加。從能量上看:磁場能量正在轉化為電場能量。

放電過程:電場能量在減少,磁場能量在增加,回路中的電流在增加,電容器上的電量在減少。從能量上看:電場能量正在轉化為磁場能量。

在振蕩電路產生振蕩電流的過程中,電容極板上的電荷、通過線圈的電流以及與電流和電荷相關的磁場和電場都是周期性變化的。這種現象被稱為電磁振蕩。

技術應用

正弦波振蕩器廣泛應用於測量、自動控制、無線電通信和遠程控制等領域。比如在調節放大器時,我們使用“正弦波信號發生器”,產生頻率和幅度可調的正弦波信號作為放大器的輸入電壓,從而觀察放大器輸出電壓的波形是否失真,測量放大器的電壓放大倍數和頻率特性。這個正弦信號發生器是壹個正弦波振蕩器。它是各種放大電路調整和測試的基本實驗儀器。在無線電的發射機和接收機中,經常使用高頻正弦信號作為音頻信號的“載體”,對信號進行“調制”以方便遠距離傳輸。高頻振蕩也可以直接用作加工的能源。例如,用於焊接半導體器件引腳的“超聲波壓力焊接機”使用60KHz左右的正弦波(即超聲波)作為焊接的“能源”。

那麽為什麽正弦波振蕩器可以自己產生正弦波振蕩呢?它產生的正弦振蕩如何滿足壹定頻率和幅值的要求?最後,這種正弦振蕩如何在外界幹擾下保持其確定的振蕩頻率和振幅?這些是我們下面要討論的基本問題。放大器電路是典型的二端口網絡,振蕩器電路是典型的單端口網絡,只有壹個射頻信號輸出端口。從能量轉換的角度來看,射頻放大電路和射頻振蕩電路都是將DC的能量轉換成特定頻率的射頻信號的能量。兩者的區別在於,振蕩器電路沒有射頻信號輸入,而放大器電路必須有射頻信號輸入。振蕩電路的技術指標包括:射頻信號頻率的精度和穩定性;②輸出射頻信號幅度的準確性和穩定性;③輸出射頻信號波形失真;④射頻信號輸出端口的阻抗和最大輸出功率。射頻振蕩器電路的設計應根據上述技術指標進行。通常,上述技術指標也可以在射頻信號源的參數中找到。

振蕩器通常可分為反饋振蕩電路和負阻振蕩電路。

反饋振蕩電路由具有兩個端口的RF晶體管的雙端口網絡和反饋網絡組成。例如,由雙極晶體管或場效應晶體管組成的振蕩器電路通過將正反饋網絡和頻率選擇網絡引入到RF放大器電路中而形成。

負阻振蕩電路由射頻負阻有源器件和頻率選擇網絡組成,如雪崩二極管、隧道二極管和耿氏二極管。負阻振蕩電路中通常沒有反饋網絡,但反饋振蕩電路必須包含正反饋網絡。因此,反饋網絡是區分兩類振蕩電路的標誌。壹般反饋振蕩電路的工作頻率是RF的中低頻帶,負阻振蕩電路的工作頻率是RF的高頻帶。負阻振蕩電路更適合工作在微波、毫米波等較高頻段。

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