产生自激振荡的条件
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自激振荡的条件自激振荡是指在没有外部刺激的情况下,系统出现自发的振荡现象。
在物理学、工程学、生物学等领域都有自激振荡的研究。
本文将以自激振荡的条件为标题,探讨自激振荡的原理、条件和应用。
一、自激振荡的原理自激振荡是由于系统内部的正反馈机制而产生的。
正反馈是指系统的输出会增强自身的输入,从而加强系统内部的振荡。
当系统中的正反馈机制达到一定条件时,就会出现自激振荡的现象。
1. 正反馈回路:自激振荡必须存在正反馈回路,即系统的输出会增强自身的输入。
在这个回路中,输出信号会被放大并反馈到系统的输入端,从而引起振荡。
2. 阻尼系数小于临界值:在自激振荡的条件下,阻尼系数必须小于临界值。
阻尼系数是指系统的阻尼程度,当阻尼系数小于临界值时,系统才能产生持续的振荡。
3. 能量输入:自激振荡需要有能量输入,以维持系统的振荡。
能量输入可以来自外部环境或系统内部的能量转化。
三、自激振荡的应用1. 电子学领域:自激振荡在电子学中有广泛的应用,如放大器、振荡器和锁相环等。
其中,振荡器是一种常见的自激振荡设备,用于产生稳定的电信号。
2. 生物学领域:自激振荡在生物钟的研究中具有重要意义。
生物钟是一种生物体内部具有自激振荡机制的生物节律系统,能够调节生物体的行为和代谢。
3. 机械工程领域:自激振荡在机械工程中也有应用,如自激振荡阀门。
自激振荡阀门利用流体的自激振荡现象,实现流体的稳定控制。
四、自激振荡的研究和发展自激振荡的研究始于20世纪初,随着科学技术的不断进步,对自激振荡的研究也越来越深入。
目前,自激振荡已经在多个领域得到应用,并取得了一系列的研究成果。
自激振荡的研究不仅有助于我们对振荡现象的理解,还为技术创新和应用提供了新的思路。
通过研究自激振荡的机制和条件,可以设计和优化更加稳定和高效的振荡装置,推动科学技术的发展。
总结:自激振荡是由于系统内部的正反馈机制而产生的自发振荡现象。
它需要满足正反馈回路、阻尼系数小于临界值和能量输入等条件。
负反馈电路自激振荡条件引言:负反馈电路是一种常见的电子电路,其作用是减小电路的非线性失真、提高稳定性和增加增益带宽积。
然而,当负反馈电路中存在某些特定条件时,会引发自激振荡现象。
本文将探讨负反馈电路自激振荡的条件。
一、负反馈电路的基本原理负反馈电路是通过将电路输出端的一部分信号反馈到输入端,从而减小电路的非线性失真。
在负反馈电路中,输出信号与输入信号之间存在一个负反馈环路,通过该环路,输出信号的一部分被反馈到输入端,与输入信号相减,形成负反馈。
二、负反馈电路的稳定性负反馈电路的稳定性是指在输入信号发生变化或环境条件改变时,输出信号能够保持稳定。
负反馈电路通过降低电路的增益,增加电路的稳定性。
然而,在某些特定条件下,负反馈电路会出现自激振荡现象。
三、负反馈电路自激振荡的条件当负反馈电路的相位移量等于360度时,就有可能发生自激振荡现象。
具体来说,以下是负反馈电路自激振荡的条件:1. 相位移量为360度:负反馈电路的输出信号必须经过放大和反相处理,使其相位与输入信号相差180度。
同时,负反馈电路的反馈通路也必须具有相位移量。
当输出信号经过反馈回到输入端后,如果相位移量等于360度,就会引发自激振荡。
2. 放大倍数大于1:负反馈电路中,放大倍数必须大于1,才能产生反馈效果。
如果放大倍数小于1,则无法实现负反馈,自然也不会发生自激振荡。
3. 反馈通路增益大于1:负反馈电路中,反馈通路的增益必须大于1,才能产生足够的反馈信号。
如果反馈通路的增益小于1,则无法实现负反馈,自激振荡也不会发生。
四、负反馈电路自激振荡的影响负反馈电路自激振荡现象会导致电路的不稳定,产生频率可变的振荡信号。
这种振荡信号会干扰其他电路的正常工作,影响整个系统的性能。
因此,我们需要避免负反馈电路的自激振荡。
五、避免负反馈电路自激振荡的方法为了避免负反馈电路的自激振荡现象,我们可以采取以下方法:1. 选择合适的放大器:选择具有稳定性好、频率响应宽、相位移量小的放大器,可以有效降低自激振荡的概率。
自激振荡产生的条件
自激振荡的发生需要满足以下三个条件:
第一,必须有反馈回路,反馈回路指的是一种机制,即输出对输入反馈回到输入端,反馈回路使系统保持一定的稳定性并且能够实现自动调节输出。
第二,必须有系统超过分界点临界点的能力,若系统处于安定状态,则会受一个临界点的约束,该点会阻止系统变化,当系统达到分界点时,系统发生改变而超过分界点,而此时系统开始处于不稳定的状态,从而自激振荡开始来发生。
然后根据反馈回路,可以使系统自己实现平衡。
第三,必须存在一定的介质耗散,这个介质耗散的作用是把系统处于不安定状态的能量耗散掉,如果系统处于不安定状态,但是没有介质耗散,就会造成信号在多次经过反馈回路后,信号将会放大,这样可能会使信号发生失真,从而导致信号无法被准确的传输,而介质耗散将减弱信号,并有助于信号的传输和处理。
总之,自激振荡需要较强的条件,综上自激振荡的形成要求有反馈回路、能够超过分界点、有一定介质耗散,在实际应用中,若满足以上三个条件则有可能产生自激振荡,反之则不会产生自激振荡,从而达到预期的效果并稳定系统运行状态。
电路产生自激振荡的条件自激振荡是指电路在没有外部输入信号的情况下产生振荡的现象。
它是一种自发的振荡现象,主要通过反馈回路中的信号反馈来实现。
在电子学中,自激振荡是一种非常常见的现象,它可以应用于许多不同的电路中,如放大器、发生器、计时器等。
自激振荡的产生需要满足一定的条件,这些条件包括电路中的元件、反馈回路以及电路的工作状态等。
在本文中,我们将详细介绍自激振荡产生的条件及其原理。
1.电路中的积极元件和消极元件:在电路中,产生自激振荡的条件之一是存在积极元件和消极元件。
积极元件是指能够提供正的电压或电流增益的元件,如晶体管、运放等;消极元件是指能够提供负的电压或电流增益的元件,如电容器、电感等。
积极元件和消极元件的结合能够产生振荡。
2.反馈回路:产生自激振荡的另一个关键条件是反馈回路。
反馈回路是指将电路的一部分输出信号反馈到输入端的回路。
在反馈回路中,输出信号会对输入信号进行反馈,从而产生一种循环增强的效应,导致电路产生振荡。
反馈回路可以分为正反馈和负反馈两种类型,而正反馈是产生自激振荡的必要条件。
3.电路的工作状态:电路的工作状态也是产生自激振荡的重要条件之一。
在正常情况下,电路处于稳定的静态工作状态,没有产生振荡。
但是,当电路中存在一定的积极元件和消极元件,同时具备了反馈回路的条件下,电路就有可能出现自激振荡的现象。
在实际电路中,产生自激振荡的条件需要以上三个方面的条件都满足,才能够产生振荡。
下面,我们将介绍一些常见的自激振荡电路以及它们产生振荡的原理。
1.晶体管振荡电路:晶体管是一种常用的积极元件,它具有放大作用,并且能够产生正的电压增益。
与之配合的是电容器和电感等消极元件,它们能够提供负的电压或电流增益。
将这些元件组成一个反馈回路,就可以产生自激振荡的电路。
晶体管振荡电路通常用于无线电频率发生器、射频放大器等电路中。
2.电子管振荡电路:与晶体管类似,电子管也是一种常用的积极元件,它具有放大作用并能够产生正的电压增益。
电子技术实验报告实验名称:集成运算放大器组成的RC文氏电桥振荡器系别:班号:实验者姓名:学号:实验日期:实验报告完成日期:目录一、实验目的 (3)二、实验原理 (3)1、产生自激振荡的条件 (3)2、RC 串-并联网络的选频特性 (4)3、自动稳幅 (5)三、实验仪器 (6)四、实验内容 (7)1、电路分析及参数计算 (7)2、振荡器参数测试 (8)3、振幅平衡条件的验证 (9)4、观察自动稳幅电路作用 (10)五、误差分析 (10)六、实验心得 (11)一、实验目的1、掌握产生自激振荡的振幅平衡条件和相位平衡条件。
2、了解文氏电桥振荡器的工作原理及起振条件和稳幅原理。
二、实验原理1、产生自激振荡的条件所谓振荡器是指在接通电源后,能自动产生所需的信号的电路,如多谐振荡器、正弦波振荡器等。
当放大器引入正反馈时,电路可能产生自激振荡,因此,一般振荡器都由放大器和正反馈网络组成。
其框图如图1 所示。
振荡器产生自激震荡必须满足两个基本条件:(1)振幅平衡条件:反馈信号的振幅应该等于输入信号的振幅,即:V F = V i或|AF| = 1(2)相位平衡条件:反馈信号与输入信号应同相位,其相位差应为:Ф= ФA + ФF = ±2nπ(n = 0、1、2……)为了振荡器容易起振,要求|AF|>1,即:电源接通时,反馈信号应大于输入信号,电路才能振荡,而当振荡器起振后,电路应能自动调节使反馈信号的振幅应该等于输入信号的幅度,这种自动调节功能称为稳幅功能。
电路振荡产生的信号为矩形波信号,这种信号包含着多种谐波分量,故也称为多谐振荡器。
为了获得单一频率的正弦信号,要求在正反馈网络具有选频特性,以便从多谐信号中选取所需的正弦信号。
本实验采用RC 串-并联网络作为正反馈的选频网络,其与负反馈的稳幅电路构成一个四臂电桥,如图3 所示,故又称为文氏电桥振荡器。
2、RC 串-并联网络的选频特性RC 串-并联网络如图2(a )所示,其电压传输系数为:2()1122F +=12R1211(1)(21)122R2112R VF jwR c R c VO R j wc R jwc jwR c c wc R ++==+++++-()当R1= R2= R , C1= C2= C 时,则上式为:1()13()F j wRc wRc +=+-若令上式虚部为零,即得到谐振频率f o 为:1fo=2RC π 当f=f o 时,传输系数最大,且相移为0,即:F max =1/3,φF =0传输系数 F 的幅频特性和相频特性如图2(b )(c )所示。
放大电路产生自激振荡的原因引言:放大电路是电子设备中常见的一个模块,它的作用是将输入信号放大到所需的幅度。
然而,在某些情况下,放大电路会产生自激振荡,导致设备的正常工作受到影响。
本文将探讨放大电路产生自激振荡的原因,并提出相应的解决方法。
一、放大电路的基本原理放大电路由放大器、反馈电路和输入输出电路组成。
其中,放大器负责放大输入信号,反馈电路将一部分输出信号反馈到放大器的输入端,输入输出电路则负责将信号输入到放大器并输出放大后的信号。
二、自激振荡的定义自激振荡是指放大电路在没有外部输入信号的情况下,输出信号出现振荡的现象。
自激振荡会导致放大器输出的信号失真,影响设备的正常工作。
三、放大电路产生自激振荡的原因1. 振荡回路增益过高当放大电路的振荡回路增益过高时,反馈信号将不断放大,导致系统进入不稳定状态。
这种情况下,即使没有外部输入信号,放大器仍会产生自激振荡。
2. 反馈电路相位条件失调反馈电路的相位条件是产生自激振荡的关键。
当反馈电路的相位延迟与放大器的相位延迟相等时,反馈信号将持续放大,引起自激振荡。
相位条件失调可能是由于电路设计错误或元器件参数不匹配所致。
3. 电源噪声干扰电源噪声是放大电路产生自激振荡的常见原因之一。
电源噪声会通过电源线传播到放大器,引起电路的不稳定性,从而产生自激振荡。
4. 电路共振当放大电路中的电感、电容和阻抗之间存在共振现象时,会导致电路产生自激振荡。
共振频率是电路的固有频率,当外部输入信号与共振频率接近或等于时,电路会自发产生振荡。
四、放大电路产生自激振荡的解决方法1. 控制振荡回路增益为避免振荡回路增益过高,可以通过增加衰减器或降低放大器的增益来控制振荡回路的总增益。
这样可以降低反馈信号的放大程度,减少自激振荡的可能性。
2. 优化反馈电路设计反馈电路的相位条件是产生自激振荡的关键。
可以通过优化反馈电路的设计,使反馈信号的相位延迟与放大器的相位延迟相等,从而避免自激振荡的发生。
产生自激振荡的条件假设图示电路中:先通过输入一个正弦波信号,产生一个输出信号,此时,以极快的速度使输出信号,通过反馈网络送到输入端,且使反馈信号与原输入信号“一模一样”,同时切断原输入信号,由于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源,还是来自本身的输出,既然切换前后的输入信号“一模一样”,放大器就一视同仁地给予放大,形成:输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→……这是一个循环往复的过程,放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。
上述假设指出:只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。
才能产生自激振荡,“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。
i U U =5 是正弦波,而描述正弦波的三要素是:振幅、频率和相位。
i U U =5 振幅相等;相位相同(若相位总相同,则频率和初相一定都相等) 因为自激振荡是一个正反馈放大器,故可用反馈的概念来描述振荡条件。
当f i U U =时u u i u u i f A F U U A F U U ===11由于u A 和u F 都是复数 A j u u e A A φ=F j u u e F F ϕ=)(1F A j u u u u e F A F A ϕϕ+==∴此式要成立,则必有1=u u F A ,πϕϕn F A 2=+( 2.1.0=n )∴ 1=u u F A 振幅平衡条件πϕϕn F A 2=+( 2.1.0=n )相位平衡条件 (正反馈相移为0、2π……)要维持自激振荡必须满足这两个条件: (可以用荡秋千为例说明两个条件) 一要“顺势”(相位平衡条件)二要用力足够(振幅平衡条件)保证两个条件,秋千才能等幅摆动。
其中“顺势”(更重要,顺势才能省力)* 回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况:负反馈放大器中,为了改善电路的性能,引入的是负反馈,即'(i f i U U U +=) o U U U f i i =-= ' (深度负反馈的条件)一旦在多级放大电路的低频或高频段上,附加相移 12.1()12(=+=+n n F A πϕϕ) 使0'==+if i U U U (深度负反馈条件下的自激条件)(F A A A f +=1中的01=+F A ) 1+=u u F A1-=F A u 负反馈变成了正反馈2.1.0()12(=+±=+n n F A πϕϕ)这种情况是要设法避免的。
振荡电路产生自激振荡的平衡条件以振荡电路产生自激振荡的平衡条件为题,本文将从电路的构造和工作原理、振荡电路的基本要素以及产生自激振荡的平衡条件等方面进行详细阐述。
一、振荡电路的构造和工作原理振荡电路是一种能够产生振荡信号的电路。
它由放大器、反馈网络和频率选择网络组成。
其中,放大器负责提供放大的信号,反馈网络将一部分输出信号送回到输入端,频率选择网络则用于确定振荡信号的频率。
振荡电路的工作原理是利用反馈网络将一部分输出信号反馈到输入端,形成正反馈。
当反馈信号与输入信号相位一致且放大倍数足够大时,振荡电路就能自行产生持续的振荡信号。
二、振荡电路的基本要素1.放大器:放大器是振荡电路的核心部分,它负责放大输入信号。
常用的放大器有晶体管放大器、集成运放等。
2.反馈网络:反馈网络将一部分输出信号反馈到输入端,形成正反馈。
常见的反馈网络有电阻-电容(RC)网络和电感-电容(LC)网络等。
3.频率选择网络:频率选择网络用于确定振荡信号的频率。
常见的频率选择网络有电感-电容(LC)谐振电路和晶体谐振器等。
三、产生自激振荡的平衡条件振荡电路产生自激振荡的平衡条件是指使振荡电路保持稳定振荡的条件。
下面将介绍几个重要的平衡条件。
1.幅度平衡条件:在自激振荡状态下,振荡信号的幅度应保持稳定,不发生过大或过小的变化。
这需要调节放大倍数和反馈系数,使得输入信号与反馈信号在相位和幅度上能够达到平衡。
2.相位平衡条件:振荡电路中的相位关系对于产生稳定的振荡信号非常重要。
在自激振荡状态下,振荡信号的相位应保持稳定,不发生明显的变化。
这需要调节反馈网络和频率选择网络,使得输入信号与反馈信号的相位保持一致。
3.频率平衡条件:振荡电路的频率选择网络应能够准确选择振荡信号的频率,使其保持稳定。
这需要根据振荡电路的设计和工作要求,选择合适的频率选择网络元件。
4.能量平衡条件:振荡电路中的能量输入和输出应保持平衡,以确保振荡信号的持续稳定。
自激振荡1. 简介自激振荡(Self-Excited Oscillation),是指在某些物理系统中,由于系统内部的反馈作用,系统会出现自我产生和维持振荡的现象。
这种振荡不需要外界的激励,而是由系统自身的特性引起的。
自激振荡是一种重要的物理现象,在多个领域都有广泛的应用。
2. 物理系统中的自激振荡在物理系统中,自激振荡是通过正反馈机制实现的。
正反馈是指系统输出的一部分被反馈回输入端,进一步加强输出信号,从而引起系统的振荡。
自激振荡的产生需要满足一定的条件,包括系统的非线性特性、延迟效应和能量供应等。
2.1 非线性特性自激振荡往往发生在具有非线性特性的系统中。
在线性系统中,输入信号的增大只会导致输出信号的增大,而不会引起系统的振荡。
而在非线性系统中,输入信号的增大可能会引起系统的输出信号在某些时刻反向变化,从而导致振荡的产生。
2.2 延迟效应延迟效应是自激振荡的另一个重要条件。
延迟效应是指系统的输出信号在一定时间延迟后才能影响到系统的输入信号,这种延迟导致了正反馈过程的延迟,从而引起系统的振荡。
2.3 能量供应自激振荡需要能量的输入和输出。
系统通过某种方式从外部获得能量,并将一部分能量反馈回系统,以维持振荡的持续。
能量供应是自激振荡能够持续进行的重要条件。
3. 自激振荡的应用自激振荡在多个领域都有广泛的应用,下面列举了一些典型的应用案例。
3.1 电子电路中的自激振荡在电子电路中,自激振荡是一种常见的现象。
例如,在放大器电路中,由于反馈回路的存在,系统可能会产生自我激励的振荡。
这种振荡可以用于产生特定频率的信号,用于无线通信、射频发射等应用。
3.2 机械系统中的自激振荡在机械系统中,自激振荡也有多种应用。
例如,在某些钟表中,通过将振荡器与驱动装置耦合,可以实现钟表的精确计时。
另外,在风力发电机中,风的作用可以引起风扇叶片的振荡,从而产生电能。
3.3 生物系统中的自激振荡自激振荡在生物系统中也有重要的应用。
电路产生自激振荡的条件自激振荡是指在电路中不需要外部输入信号就能自行产生振荡的现象。
当电路满足一定的条件时,就能产生自激振荡。
本文将就电路产生自激振荡的条件进行详细探讨。
一、电路产生自激振荡的基本条件1.闭环放大器电路自激振荡的基本条件之一是需要一个闭环放大器电路,这种电路能够提供反馈路径,将一部分输出信号送回到输入端,形成正反馈。
2.幅值饱和电路自激振荡还需要一个幅值饱和电路,即在放大器输出端能够产生幅度饱和现象的电路。
3.正反馈电路正反馈是自激振荡产生的前提条件,即输出信号不仅可以提供给负载,还需要一部分信号返回放大器的输入端。
4.满足振荡条件电路需要满足振荡条件,如频率选择性、幅度选择性和相位选择性等。
以上是电路产生自激振荡的基本条件,下面将详细探讨各个条件的具体内容。
二、闭环放大器电路闭环放大器电路是自激振荡的基础,它能够提供反馈路径,将一部分输出信号送回到输入端,形成正反馈。
闭环放大器电路通常由输入端、放大器和反馈路径组成。
1.输入端输入端是闭环放大器电路的信号输入端,它接收外部输入信号并将其送入放大器进行放大。
2.放大器放大器是对输入信号进行放大的部分,它通常由晶体管、集成电路等器件构成。
3.反馈路径反馈路径是将一部分放大器输出信号返回到输入端的路径,形成正反馈。
反馈路径可以采用电阻、电容、电感等元件构成。
通过反馈路径将一部分输出信号返回到输入端,形成正反馈。
当反馈系数大于1时,电路就具备了产生自激振荡的基础条件。
三、幅值饱和电路幅值饱和电路是指放大器输出端能够产生幅度饱和现象的电路。
在幅值饱和状态下,放大器输出信号会出现截止和饱和的现象,这对于自激振荡至关重要。
当信号输入到放大器中,放大器将信号进行放大并输出。
当输出信号的幅度超过一定数值时,放大器会进入饱和状态,即输出信号的幅度无法再继续增加。
在幅值饱和状态下,输出信号的幅度将保持在一定数值范围内。
幅值饱和电路的作用是限制输出信号的幅度,使其在一定范围内波动。
晶体管正弦波振荡器产生自激振荡的相位条件晶体管正弦波振荡器产生自激振荡的相位条件主要是指在电路
中加入反馈回路后,使得振荡器能够稳定地自我激振并输出正弦波信号的条件。
一般来说,晶体管正弦波振荡器包含一个反馈回路和一个放大器,其输出信号通过反馈回路再次输入到放大器中,从而形成正弦波振荡。
在自激振荡的过程中,相位条件是至关重要的。
一般来说,当反馈回路的相移和放大器的增益满足特定的条件时,才能实现自激振荡。
如果相位条件不满足,则可能会导致振荡器失稳或无法产生振荡信号。
具体来说,相位条件包括两个方面:反馈回路的相移和放大器的增益。
在晶体管正弦波振荡器中,反馈回路的相移应该为360度或2π,以确保反馈信号与输入信号同相,并能够维持振荡的稳定性。
同时,在放大器中,相位的变化应该等于反馈回路中的相移,从而使得输出信号与反馈信号同相,从而实现自激振荡。
总之,在晶体管正弦波振荡器中,相位条件是产生自激振荡的关键。
只有当反馈回路的相移和放大器的相位满足特定的条件时,振荡器才能稳定地产生正弦波信号。
- 1 -。
电路产生自激振荡的条件在电子电路中,当电路中的反馈回路向放大器输入端提供足够的正反馈时,电路就会产生自激振荡。
所谓的自激振荡就是电路能够自我维持的稳定振荡状态。
通过反馈回路提供的正反馈信号,电路中的放大器始终处于不断放大信号并输出到反馈回路的状态,最终导致系统产生自激振荡。
那么,电路产生自激振荡的条件是什么呢?下面我们来详细探讨一下。
一、正反馈电路电路产生自激振荡的前提条件是需要有正反馈,正反馈是指信号从输出端经过反馈回路又重新返回到输入端,进而产生满足放大条件的信号输出。
当信号被放大后,再反馈回来,放大程度不断地增加,最终导致系统产生自激振荡。
正反馈通常是通过在反馈回路中添加反馈电容、反馈电感、反馈电阻等元件来实现的。
二、放大器增益大于1当放大器的增益大于1时,输入信号经过放大后,输出信号也就相应地增大,从而使得反馈回路向放大器输入端提供了足够的正反馈信号。
如果增益小于1,那么输出信号无法提供足够的信号给反馈回路,也就无法产生自激振荡。
三、反馈环路相位差为0度或360度反馈回路的相位关系对于自激振荡也非常关键,只有当反馈环路相位差为0度或360度时,放大器输出信号才能被反馈回来并不断地放大。
如果相位关系不满足这个条件,就可能会出现反馈回路不稳定,产生变幅或失真等问题。
四、足够的带宽和稳定性单独满足前面三个条件还不足以产生自激振荡,还需要电路具备足够的带宽和良好的稳定性。
例如一些高频电路中,由于带宽限制和信号的高频特性,可能无法形成自激振荡。
而相反,一些低频电路则可能会出现自激振荡的频率不稳定,或者振荡幅度不同步等问题。
自激振荡产生的原因自激振荡是指系统在没有外部驱动的情况下,由于系统内部耦合和非线性的作用而产生的振荡现象。
自激振荡的原因主要包括正反馈、非线性特性、失稳性等。
首先,正反馈是自激振荡的主要因素之一、正反馈是指系统输出的一部分反馈回系统输入端,加强系统的原始输入信号。
当正反馈增益达到一定程度时,系统将产生自激振荡。
例如,一个简单的正反馈电路由放大器和反馈电阻组成,放大器的输出信号又经过反馈电阻输入放大器,形成闭环的正反馈回路。
当输入信号经过放大后,输出信号被反馈回放大器,加强了原始的输入信号,从而引起自激振荡。
其次,非线性特性也是自激振荡的重要原因。
在非线性系统中,系统输出与输入之间的关系不是线性的,而是呈现出非线性特性。
例如,一个简单的摆钟系统,当摆动的幅度达到一定程度时,摆钟的摆动将变得不规则,产生振幅的增长和振动频率的变化,即自激振荡。
非线性特性使系统产生了内部耦合和非线性反馈,这些反馈作用会使系统原来的振动被放大,从而产生自激振荡。
此外,失稳性也是自激振荡产生的原因之一、在一个失稳的系统中,即使没有外界的驱动力,系统自身也会出现振荡现象。
失稳性是指系统对于初始条件的微小扰动非常敏感,微小的扰动能够引起系统内部能量的累积和放大,最终导致系统的振荡行为。
例如,一个悬挂的弹簧系统,当弹簧原本平衡的位置稍微偏离,会导致弹簧振动并逐渐增大,产生自激振荡。
总结起来,自激振荡的产生是由于系统内部耦合和非线性特性作用下的正反馈、非线性特性和失稳性共同作用所导致的。
正反馈和非线性特性使系统原本的振动被放大,而失稳性使系统对微小扰动非常敏感,引起振动能量的累积和放大。
这些因素相互作用,共同促使系统产生自激振荡。
自激振荡选择题
自激振荡选择题:
1.下列关于自激振荡的叙述,正确的是()
A. 自激振荡是阻尼振荡
B. 自激振荡是负阻尼现象的表现形式
C. 自激振荡是在外部激励作用下所发生的
D. 自激振荡是在非线性环节作用下所发生的
2.在自激振荡中,下列说法正确的是()
A. 电路的能量间隔地、不断地在正反馈和负反馈中反复转换
B. 正反馈使电路的能量不断减小,负反馈使电路的能量不断增大
C. 正反馈使电路的能量在稳态时保持不变
D. 正反馈使电路的能量在稳态时保持减小趋势
3.产生自激振荡的条件是()
A. 放大系数大于1
B. 反馈系数大于1
C. 相位平衡条件不成立
D. 相位平衡条件成立
4.在产生自激振荡时,下列说法正确的是()
A. 电路的总能量在不断减小
B. 反馈信号与输入信号的相位差恒定
C. 振荡的幅值和频率是不断变化的
D. 振荡的幅值和频率是恒定的
5.在自激振荡中,下列说法正确的是()
A. 正反馈使电路总输入阻抗减小
B. 正反馈使电路总输出阻抗减小
C. 负反馈使电路总输入阻抗增大
D. 负反馈使电路总输出阻抗增大。
产生自激振荡的条件
假设图示电路中:先通过输入一个正弦波
信号,产生一个输出信号,此时,以极快的速度
使输出信号,通过反馈网络送到输入端,且使
反馈信号与原输入信号“一模一样”,同时切断原输入信号,
由于放大器本身不能识别此时
的输入究竟来自信号源,还是来自本身的输出,既然切换前后
的输入信号“一模一样”
,放 大器就一视同仁地给予放大,形成:
输出T 反馈T 输入T 放大T 输出T 反馈T
这是一个循环往复的过程,放大器就构成了一个“自给自足”
的自激振荡器。
上述假设指出:只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模
一样”。
才能产生自激振
荡,“一模一样”就是自激振荡的条件一一亦称平衡条件。
■■■是正弦波,而描述正弦波的三要素是:振幅、频率和相位。
振幅相等;相位相同(若相位总相同,则频率和初相一定都相
等)
因为自激振荡是一个正反馈放大器,故可用反馈的概念来描述
振荡条件。
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A u F u
由于Au 和Fu 都是复数
代二 A u e j A F u 二 F u e j F
U 5 二U i
U 5 =Ui U f
------- 二 1
U i
j( -A - -F )
此式要成立,则必有AuFu " , \ > =2( n =0.1.2…)「A u F u =仁振幅平衡条件
b A+件=2 n冗
(n = 0.1.2…)相位平衡条件(正反馈相移为0、2兀……)
要维持自激振荡必须满足这两个条件:
(可以用荡秋千为例说明两个条件) -一要“顺势”(相位平衡条件)
二要用力足够(振幅平衡条件)
保证两个条件,秋千才能等幅摆动。
其中“顺势” (更重要,顺势才能省力)
*回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况:
负反馈放大器中,为了改善电路的性能,引入的是负反馈,即 U i = (U f U i )
®A +申卩=±(2n +1)n (n = 0.1.2…)
这种情况是要设法避免的。
但我们若要使放大器产生振荡时,就要有意识地将电路接成正反馈。
*振荡的建立与稳定
实际上,振荡不需要上述假设就可建立起来。
接通电源的瞬间,总会有通电瞬间的电冲击、 电干扰、晶体管的热噪声等, 尽管这些噪 声很微弱,也不是单一频率的正弦波,但却是由许多不同频率的正弦波叠加组合而成的。
在
不断放大T 反馈T 选频T 放大T 反馈T 选频…的过程中,
振荡就可以自行建立起来。
这个过 程可简述为;
电干扰T 放大T 选频T 正反馈T 放大T 选频T 正反馈T …
显然,建立过程中,每一次反馈回来的信号都比前一次大。
那么,
振荡输出会不会无休 止的增长呢? U i'二U i -U f =o
(深度负反馈的条件)
一旦在多级放大电路的低频或高频段上,附加相移 A F =(2 n 1)二(n =1.12 )
(深度负反馈条件下的自激条件)(Af A 1 AF 中的 1 AF =0)
负反馈变成了正反馈
晶体管是一个非线性元件,只有在线性区才会有放大作用。
开始振荡时,信号较小,工
作在线性区,A正常值,正反馈,使AuFu 1;当信号增大到进入非线性区时,输出信号产生削波失真,在信号的一个周期的部分时间内才有放大作用,平均放大量要减小,A U F U也
随之下降,当降到AuFu"时,输出和反馈的振幅不再增长,振荡就稳定下来了,可见,稳幅的关键在于晶体管的非线性特性,所以:
起振条件代F u 1稳定条件(平衡条件)A U F U二1。