LC振荡器基础知识

LC振荡器广泛用于产生高频波,因此这些也称为RF振荡器。可以利用电感器和电容器的实际值在较高范围(高于500MHz)的频率下产生频率。

这些类型的振荡器用于RF发电机,高频加热,无线电和电视接收器等。这些振荡器使用由电感器L和电容器C元件组成的罐电路。在讨论LC振荡器电路及其工作之前,让亚博彩票下载我们讨论LC罐电路的基本操作。

LC罐电路

罐或振荡电路是电感器和电容器元件的平行形式,其产生任何所需频率的电振荡。这两个元素都能够储存能量。每当电容器板上存在电位差时,它将能量存储在其电场中。

类似地,每当电流彻底流动电感器时,能量存储在其磁场中。下图示出了一个罐电路,其中电感器L和电容器C并联连接。

LC罐电路

LC罐电路的工作

让我们了解该电路产生的电振荡的概念。考虑到电容器最初用DC源充电,该DC源具有极性上板正极和下板负极,如下所示。

这表示上板具有电子缺陷,而下板具有过量的电子。因此,这两个板之间存在潜在的差异。

电容器的初始充电

  • 考虑到该充电电容通过开关S连接在电感器上,如图所示。当开关S关闭时,传统的电流流或电子通过电感线圈从板A到B移动。因此,电容器中电场的能量存储或强度降低。

电感器上的带电电容

  • 流过电感器的电流会引起一个EMF,其与电子流过它。该电流在电感器周围设置磁场,从而开始存储磁能。当电容器完全放电时,通过线圈的电流或电子流变为零。此时磁场具有最大值,并且没有电场。

电容器通过电感器排出

  • 一旦电容器完全放电,电感器周围的磁场开始崩溃并产生计数器EMF。根据Lenz的定律,该计数器EMF通过制造板上板负极和下板正为下图,产生电流,该电流通过制造板上板负极和下板,该电流开始为极性的电容器充电。如下图所示。

电感现场崩溃

  • 当电容器沿相反方向充分充电时,整个磁能被转换回电容器中的电能,即,磁性折叠。在此瞬间,电容器在相反的方向上开始放电,如图所示。电容器再次出院,将继续该过程。

电容器沿相反方向排出

  • 该连续充电和放电过程会导致电子的交替运动,除了振荡电流。但是,电容器的这些振荡被抑制,因为每次从L到C和C传送能量,都是在线圈的电阻中以热量的形式传递能量,并且在电磁辐射的形式中呈现热量。这些损失逐渐降低振荡电流,直到它停止。这些被称为指数衰减的振荡或阻尼振荡。

指数衰减振荡

LC振荡器的频率

共鸣的概念

如果具有电容器,电感器和电阻器的电路以恒定的电压具有时间变化频率,则电感电阻器R1和电容器电阻器RC的电抗也变化。因此,与输入信号相比,输出的幅度和频率变化。

电感电抗与频率成正比,而电容电抗与频率成反比。因此,在较低的频率下,电感器的电容电抗非常低,并且用作短路,而电容电抗高并且用作开路。

在较高频率下,反向将发生即,电容电抗作用为短路,而感应电抗用作开路。

在电容器和电感器的特定组合中,该电路变为谐振或调谐电路,其具有谐振频率,其均具有相同的电感和电容式抵抗彼此相同并且抵消。

因此,电路中将存在阻力,以反对电流的流动,因此通过使用谐振电路将没有与电压的相移电流。电流与电压相位。

通过向L和C组分提供供应能量,可以获得持续振荡。因此,LC振荡器使用该罐电路来产生振荡。

由该罐电路产生的振荡频率完全取决于电容器和电感器的值及其谐振条件。它可以表达为

xl =2πf l

XC = 1 /(2πfc)

在谐振,XL = XC

2πfl = 1 /(2πf c)

F2 = 1 /((2π)2 L C)

f = 1 /(2π√(LC))

LC振荡电路的基本形式

在该振荡器中,放大器和LC滤波器网络可以以多种方式构造。因此,这些振荡器具有不同的形式,如Hartley振荡器,Armstrong振荡器,Colpitts振荡器,Clapp振荡器等。在我们在进一步的文章中讨论所有这些振荡器之前,让我们了解LC振荡器电路的一些基本工作。亚博彩票下载

如上所述,LC振荡器由放大器和调谐的LC电路组成作为反馈网络。对于LC振荡器电路,可以通过使用OP-AMP,双极连接晶体管或FET等有源器件构建放大器级。

振荡器的基本形式如下图所示的放大器增益A.反馈网络由阻抗Z1,Z2和Z3组成,其可以是电容或电感。该反馈网络配有放大器的输出。

基本LC振荡电路

放大器电路提供180度相移,而通过反馈电路提供180度的附加相移,以满足振荡的条件。考虑LC振荡器的等效电路,其中RO是放大器的输出电阻,ZL是在放大器输出时连接的负载阻抗。

LC振荡器等效电路

用负载(Al)的上述电路的放大器的一般增益表达式和不考虑反馈的情况

Al = - ZL /(RO + ZL)

负标志表示放大器级中的180相移。

通过考虑反馈,提供反馈网络增益

β= Z1 /(Z1 + Z3)

但此反馈网络必须介绍180个叠页相移,然后介绍

β= - Z1 /(Z1 + Z3)

为了满足振荡的Barkhausen条件, - Aβ必须等于1,然后

β= - ZL Z1 /(RO + ZL)×(Z1 + Z3)

这是所需的循环增益表达式。

现在,负载阻抗ZL = Z2(Z1 + Z3)/(Z1 + Z2 + Z3)

用zl解决环路增益表达然后我们得到

β= - Z1 Z2 /(RO(Z1 + Z2 + Z3)+ Z2(Z1 + Z3))

替换z1 = j x1,z2 = j x2和z3 = j x3

β= x1 x2 /(x1 + x2 + x3) - x2(x1 + x3))

为了通过该反馈网络生产180相移,分母的虚部必须为零,即,

(x1 + x2 + x3)= 0这意味着-x2 = x1 + x3

那么等式变成了

β= x1 /(x1 + x3)

β= - a(x1 / x2)

但巴克豪森病情是 - Aβ= 1.然后

a(x1 / x2)= 1

这意味着X1和X2必须是电感或电容(类似类型的电容类型),并且获得振荡的条件

a =(x2 / x1)

对于Hartley振荡器,X2和X1都是电感器,而对于Colpitts振荡器,两者都是电容器。并且还为-X3 = X1 + X2,因此X3是Hartley振荡器中的电容,是Colpitts振荡器中的电感器。

例子

找出47 PF的电容器所需的电感器值,用于调谐LC振荡器频率为22.7 MHz。
LC振荡器的谐振频率是

F2= 1 /((2π√(LC))2

l = 1 /(4π2F2C)

l = 1 /(4π2(22.7×106)2×47×10-12
l = 1.04micro亨利

发表评论

您的电子邮件地址不会被公开。必需的地方已做标记*