LC振荡电路
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1基本定义LC振荡电路LC振荡电路,是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路,用于产生高频正弦波信号,常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的,要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波,必须提高振荡频率,并且使电路具有开放的形式。
2电路概述LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号,电路中的选频网络由电感和电容组成。
LC 正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC振荡电路和电容三点式LC振荡电路,它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性,让电磁两种能量交替转化,也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值,也就有了振荡。
不过这只是理想情况,实际上所有电子元件都会有损耗,能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,要么泄漏出外部,能量会不断减小,所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件,要么是三极管,要么是集成运放等数电IC,利用这个放大元件,通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大,从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
频率计算公式f=1/2π√LC3工作原理开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大,然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。
并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。
设基极的瞬间电压极性为正。
经倒相集电压瞬时极性为负,按变压器同名端的符号可以看出,L2的上端电压极性为负,反馈回基极的电压极性为正,满足相位平衡条件,偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件,只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适,满足振幅条件,就能产生频率F0的振荡信号。
LC振荡电路物理模型的满足条件①整个电路的电阻R=0(包括线圈、导线),从能量角度看没有其它形式的能向内能转化,即热损耗为零。
lc振荡电路起振条件
摘要:
一、LC 振荡电路概述
1.LC 振荡电路的组成
2.LC 振荡电路的工作原理
二、LC 振荡电路的起振条件
1.电容和电感的大小
2.电路中的交流电源
3.反馈电路的作用
三、LC 振荡电路的应用
1.通信系统中的振荡器
2.无线电广播发射机
3.电子计时器
正文:
LC 振荡电路是一种基于电感和电容的振荡电路,它由电感、电容和交流电源组成。
在电路中,电容和电感的大小对于起振有着重要的影响。
当电容和电感的大小满足一定条件时,电路中的电场和磁场能够形成正反馈,使得电路产生振荡。
在LC 振荡电路中,交流电源为电路提供能量,而反馈电路则起着调节和稳定电路频率的作用。
当电路中的电容和电感发生变化时,反馈电路能够自动调整电路的参数,使得电路的振荡频率保持稳定。
LC 振荡电路在通信系统、无线电广播发射机和电子计时器等领域有着广泛的应用。
在通信系统中,LC 振荡电路被用作信号发生器,产生稳定的信号用于传输。
在无线电广播发射机中,LC 振荡电路则被用于产生高频信号,以便将音频信号调制到高频信号中进行发射。
在电子计时器中,LC 振荡电路则被用于产生稳定的计时信号,用于计时和测量时间。
总的来说,LC 振荡电路是一种重要的振荡电路,它的工作原理简单,但应用广泛。
lc振荡电路分析_lc振荡电路工作原理及特点分析LC振荡电路,是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路,用于产生高频正弦波信号,常见的LC正弦波振荡电路有变压器反馈式LC振荡电路、电感三点式LC 振荡电路和电容三点式LC振荡电路。
LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的,要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波,必须提高振荡频率,并且使电路具有开放的形式。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性,让电磁两种能量交替转化,也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值,也就有了振荡。
不过这只是理想情况,实际上所有电子元件都会有损耗,能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,要么泄漏出外部,能量会不断减小,所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件,要么是三极管,要么是集成运放等数电LC,利用这个放大元件,通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大,从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。
频率计算公式为f=1/[2(LC)],其中f为频率,单位为赫兹(Hz);L为电感,单位为亨利(H);C为电容,单位为法拉(F)。
lc振荡电路工作原理及特点分析LC电磁振荡过程涉及的物理量较多,且各个物理量变化也比较复杂。
实际分析过程中,如果注意到电场量(电场能、电压、电场强度)和磁场量(磁场能、电流强度、磁感应强度)的异步变化,电场量、磁场量各自的同步变化,充分利用包含电场能、磁场能在内的能量守恒,由能量变化辐射其他物理变化,就可快速地弄清各物理量的变化情况,判断电路所处的状态。
LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性,让电磁两种能量交替转化,也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值,也就有了振荡。
由于所有电子元件都会有损耗,能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗,所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元。
LC振荡电路起振条件1. 引言振荡电路是一种能够产生连续振荡信号的电路,广泛应用于无线通信、射频技术、音频技术等领域。
LC振荡电路是其中一种基本的振荡电路,由电感(L)和电容(C)组成。
在LC振荡电路中,起振条件是保证电路能够产生稳定振荡信号的关键。
本文将详细介绍LC振荡电路的起振条件,包括振荡电路的基本原理、振荡条件的理论推导、影响起振条件的因素以及如何设计满足起振条件的LC振荡电路。
2. LC振荡电路基本原理LC振荡电路是由一个电感和一个电容串联或并联而成的电路。
其基本原理是通过电感和电容之间的能量交换来实现振荡信号的产生。
在LC振荡电路中,电容存储电荷,而电感存储磁能。
当电容的电荷通过电感时,电感会将电能转换为磁能,然后再将磁能转换为电能存储在电容中。
这样,电荷就会在电容和电感之间来回振荡,形成连续的振荡信号。
3. 振荡条件的理论推导LC振荡电路的起振条件可以通过理论推导得到。
假设电路中的电荷为Q,电流为I,电感的自感系数为L,电容的电容值为C。
根据基本电路理论和电压-电流关系,可以得到以下方程:1.电感的电压方程:V L=L di dt2.电容的电压方程:V C=Q C3.电路的Kirchhoff电压定律:V L+V C=0将上述方程进行整合和求解,可以得到LC振荡电路的起振条件:LC d2Qdt2+dQdt=0上述方程是一个二阶常微分方程,其解为振荡信号。
根据振荡信号的特性,可以得到起振条件:LC>0这意味着LC振荡电路的电感和电容的乘积必须大于零,才能满足起振条件。
4. 影响起振条件的因素LC振荡电路的起振条件受到多种因素的影响,包括电感和电容的数值、电源电压、电路的阻尼等。
1.电感和电容的数值: LC振荡电路的起振条件要求电感和电容的乘积大于零。
因此,当电感和电容的数值较小或过小,可能无法满足起振条件。
2.电源电压: LC振荡电路的起振条件还受到电源电压的影响。
当电源电压过低时,可能无法提供足够的能量来启动振荡过程,从而无法满足起振条件。
lc振荡电路原理及应用一、引言振荡电路是电子学中的重要内容,它能够产生稳定的交流信号。
本文将重点介绍LC振荡电路的原理及其应用。
二、LC振荡电路的原理LC振荡电路是由电感(L)和电容(C)组成的。
其原理是利用电感和电容之间的相互作用,通过反复充放电的过程产生振荡。
1. 电感的作用电感是由线圈或线圈的组合构成的元件,它的特点是能够储存电能。
当电流通过电感时,电感会储存电能,并且会产生磁场。
当电流停止流动时,磁场会崩溃,释放储存的电能。
这种储能和释能的过程会导致电感两端的电压发生变化,从而产生振荡。
2. 电容的作用电容是由两个导体之间的绝缘介质隔开而形成的元件。
当电容两端的电压发生变化时,电容会储存电荷。
当电容的电压变化趋于平稳时,电容会释放储存的电荷。
这种储电和放电的过程也会导致电容两端的电压发生变化,从而产生振荡。
3. LC振荡电路的工作原理LC振荡电路是通过电感和电容的相互作用来产生振荡的。
当电容充电时,电感会储存电能;当电容放电时,电感会释放储存的电能。
这个过程会反复进行,从而产生稳定的振荡信号。
三、LC振荡电路的应用LC振荡电路在电子学中有广泛的应用,下面将介绍几个常见的应用。
1. 信号发生器LC振荡电路可以用作信号发生器,产生稳定的振荡信号。
这种信号可以用于各种测试和测量的场合,例如频率测量、波形分析等。
2. 无线电收发器在无线电通信中,LC振荡电路被广泛应用于收发器中。
它可以产生稳定的射频信号,用于无线电的发射和接收。
通过调节电感和电容的数值,可以实现不同频率的信号产生。
3. 摆钟LC振荡电路还可以用于摆钟。
通过将电感和电容与电子时钟机芯相结合,可以实现精确的时间显示。
摆钟的原理就是利用LC振荡电路产生稳定的振荡信号,驱动时钟机芯的运动。
4. 无源滤波器LC振荡电路还可以用作无源滤波器,对信号进行滤波。
通过调节电感和电容的数值,可以选择性地去除或放大特定频率的信号。
四、总结LC振荡电路是由电感和电容组成的振荡电路,利用它们之间的相互作用产生稳定的振荡信号。
LC 振荡电路工作原理图文分析
采用LC 谐振网络作选频网络的振荡电路称为LC 振荡电路。
LC 振荡电路通常采用电压正反馈。
按反馈电压取出方式不同,可分为变压器反馈式,电感三点式、电容三点式,三种典型电路。
三种电路的共同特点是采用LC 并联谐振回路作为选频网络。
一个LC 并联回路如图5.4所示,其中R 表示电感线圈和回路其他损耗总的等效电阻。
其幅频特性和相频特性如图5.5所示。
(a)幅频特性 (b)相频特性 图5.4 LC 并联回路 图5.5 LC 并联回路的频率特性(Q1>Q2)
当LC 并联回路发生谐振时,谐振频率为 0f =
电路阻抗Z 达到最大,其值为 000Q L Z Q L C RC
ωω=== 式(7-7)中Q 为回路品质因数,其值为
001L
Q R CR
ωω== 由图6.6可知,当外加信号频率f 等于LC 回路的固有频率f 0(f=f 0)时,电路发生并联谐振,阻抗Z 达到最大值Z 0,相位角ϕ=0,电路呈纯电阻性,当f 偏离f 0时由于Z 将显著减小,ϕ 不再为零,在f<fo 时,电路呈感性;f>f 0时,电路呈容性,利用LC 并谐振时呈高阻抗这一特点,来达到选取信号的目的,这就是LC 并联谐振回路的选频特性。
可以证明品质因数越高,选择性愈好,但品质因数过高,传输的信号会失真。
因此,采用LC 谐振回路作为选频网络的振荡电路,只能输出f=f 0的正弦波,其振荡频率为
I s C
L
R
U o +
-
0f f ==
当改变LC 回路的参数L 或C 时,就可改变输出信号的频率。
LC正弦波振荡电路LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的,只是选频网络采用LC电路。
在LC振荡电路中,当f=f0时,放大电路的放大倍数数值最大,而其余频率的信号均被衰减到零;引入正反馈后,使反馈电压作为放大电路的输入电压,以维持输出电压,从而形成正弦波振荡。
由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高,所以放大电路多采用分立元件电路。
一、LC谐振回路的频率特性LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络,如图所示。
图(a)为理想电路,无损耗,谐振频率为(推导过程如下)公式推导过程:电路导纳为令式中虚部为零,就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时,,所以谐振频率将上式代入,得出当f=f0时,电抗当Q>>1时,,代入,整理可得在信号频率较低时,电容的容抗()很大,网络呈感性;在信号频率较高时,电感的感抗()很大,网络呈容性;只有当f=f0时,网络才呈纯阻性,且阻抗最大。
这时电路产生电流谐振,电容的电场能转换成磁场能,而电感的磁场能又转换成电场能,两种能量相互转换。
实际的LC并联网络总是有损耗的,各种损耗等效成电阻R,如图(b)所示。
电路的导纳为回路的品质因数(推导过程如下)公式推导过程:电路导纳为令式中虚部为零,就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时,,所以谐振频率将上式代入,得出当f=f0时,电抗当Q>>1时,,代入,整理可得上式表明,选频网络的损耗愈小,谐振频率相同时,电容容量愈小,电感数值愈大,品质因数愈大,将使得选频特性愈好。
当f=f0时,电抗(推导过程如下)公式推导过程:电路导纳为令式中虚部为零,就可求出谐振角频率式中Q为品质因数当Q>>1时,,所以谐振频率将上式代入,得出当f=f0时,电抗当Q>>1时,,代入,整理可得当网络的输入电流为I0时,电容和电感的电流约为QI o。
根据式,可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式Z=1/Y,其频率特性如下图所示。
7.1.3 LC正弦波振荡电路
LC正弦波振荡电路与RC桥式正弦波振荡电路的组成原则在本质上是相同的,只是选频网络采用LC电路。
在LC振荡电路中,当f=f0时,放大电路的放大倍数数值最大,而其余频率的信号均被衰减到零;引入正反馈后,使反馈电压作为放大电路的输入电压,以维持输出电压,从而形成正弦波振荡。
由于LC正弦波振荡电路的振荡频率较高,所以放大电路多采用分立元件电路。
一、LC谐振回路的频率特性
LC正弦波振荡电路中的选频网络采用LC并联网络,如图所示。
图(a)为理想电路,无损耗,谐振频率为
(推导过程如下)
公式推导过程:
电路导纳为
令式中虚部为零,就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时,,所以谐振频率
将上式代入,得出
当f=f0时,电抗
当Q>>1时,,代入,整理可得
在信号频率较低时,电容的容抗()
很大,网络呈感性;在信号频率较高时,电感的
感抗()很大,网络呈容性;只有当f=f0时,
网络才呈纯阻性,且阻抗最大。
这时电路产生电
流谐振,电容的电场能转换成磁场能,而电感的
磁场能又转换成电场能,两种能量相互转换。
实际的LC并联网络总是有损耗的,各种损耗等
效成电阻R,如图(b)所示。
电路的导纳为
回路的品质因数
(推导过程如下)公式推导过程:
电路导纳为
令式中虚部为零,就可求出谐振角频率
式中Q为品质因数
当Q>>1时,,所以谐振频率
将上式代入,得出
当f=f0时,电抗
当Q>>1时,,代入,整理可得
上式表明,选频网络的损耗愈小,谐振频率相同时,电容容量愈小,电感数值愈大,品质因数愈大,将使得选频特性愈好。
当f=f0时,电抗(推导过程如下)
,整理可得
0o
根据式,可得适用于频率从零到无穷大时LC并联网络电抗的表达式Z=1/Y,其频率特性如下图所示。
Q值愈大,曲线愈陡,选频特性愈好。
若以LC并联网络作为共射放大电路
的集电极负载,如右图所示,则电路的电
压放大倍数
根据LC并联网络的频率特性,当f=f0
时,电压放大倍数的数值最大,且无附加
相移(原因)。
对于其余频率的信号,电
压放大倍数不但数值减小,而且有附加相
移。
电路具有选频特性,故称之为选频放
大电路。
若在电路中引入正反馈,并能用
反馈电压取代输入电压,则电路就成为正
弦波振荡电路。
根据引入反馈的方式不
同,LC正弦波振荡电路分为变压器反馈
式、电感反馈式和电容反馈式三种电路。
二、变压器反馈式振荡电路
1.工作原理
引入正反馈最简单的方法是采用变压器反馈方式,如图(7114)所示,用反馈电压取代输入电压,得到变压器反馈式振荡电路。
电路分析:
★观察电路,存在放大电路、选频网络、正反馈网络以及用晶体管的非线性特性所实现的稳幅环节四个部分;
★判断放大电路能否正常工作,图中放大电路是典型的工作点稳定电路,可以设置合适的静态工作点;
★交流通路如图所示,交流信号传递过程中无开路或短路现象,电路可以正常放大;
★采用瞬时极性法判断电路是否满足相位平衡条件(具体做法)。
如图所示电路表明,变压器反馈式振荡电路中放大电路的输入电
阻是放大电路负载的一部分,因此
与
相互关联。
一般情况下,
只要合理选择变压器原、副边线圈的匝数比以及其它电路参数,电路很容易满足幅值条件。
2.振荡频率及起振条件
振荡频率
其中,
起振条件
其中,
3.优缺点
变压器反馈式振荡电路易于产生振荡,输出电压的波形失真不大,应用范围广泛。
但是由于输出电压与反馈电压靠磁路耦合,因而耦合不紧密,损耗较大。
并且振荡频率的稳定性不高。
三、电感反馈式振荡电路
1.电路组成
为了克服变压器反馈式振荡
电路中变压器原边线圈和副边线
圈耦合不紧密的缺点,可将变压
器反馈式振荡电路的N1和N2合
并为一个线圈,如右图所示,为
了加强谐振效果,将电容C跨接
在整个线圈两端,便得到电感反
馈式振荡电路。
2.工作原理
★观察电路它包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件(晶体管)四个部分,而且放大电路能够正常工作。
★用瞬时极性法判断电路是否满足正弦波振荡的相位条件:断开反馈,加频率为f0的输入电压,给定其极性,判断出从N2上获得的反馈电压极性与输入电压相同,故电路满足正弦波振荡的相位条件,各点瞬时极性如上图所示。
★只要电路参数选择得当,电路就可满足幅值条件,而产生正弦波振荡。
如下图所示为电感反馈式振荡电路的交流通路,原边线圈的三个端分别接在晶体管的三个极,故称电感反馈式振荡电路为电感三点式电路。
3.振荡频率及起振条件
振荡频率
反馈系数
起振条件
4.优缺点
电感反馈式振荡电路中N2与N1之间耦合紧密,振幅大,易起振;当C采用可变电容时,可以获得调节范围较宽的振荡频率,最高振荡频率可达几十MHz。
由于反馈电压取自电感,对高频信号具有较大的电抗,反馈信号中含有较多的高次谐波分量,输出电压波形不好
四、电容反馈式振荡电路
1.电路组成
为了获得较好的输出电压波
形,若将电感反馈式振荡电路中的
电容换成电感,电感换成电容,并
在转换后将两个电容的公共端接
地,且增加集电极电阻R c,就可得
到电容反馈式振荡电路,如右图所
示。
因为两个电容的三个端分别接
在晶体管的三个极,故也称为电容
三点式电路。
2.工作原理
★根据正弦波振荡电路的判断方法,观察如上图所示电路,包含了放大电路、选频网络、反馈网络和非线性元件(晶体管)四个部分;
★放大电路能够正常工作;
★断开反馈,加频率为f0的输入电压,给定其极性,判断出从C2上所获得的反馈电压极性与输入电压相同,故电路弦波振荡的相位条件,各点瞬时极性如图所示。
★只要电路参数选择得当,电路就可以满足幅值条件,而产生正弦波振荡。
3.振荡频率及起振条件
振荡频率
反馈系数
起振条件
4.优缺点
电容反馈式振荡电路的输出电压波形
好,但若用改变电容的方法来调节振荡频
率,则会影响电路的反馈系数和起振条件;
而若用改变电感的方法来调节振荡频率,则
比较困难;常用在固定振荡频率的场合。
在
振荡频率可调范围不大的情况下,可采用如
右图所示电路作为选频网络。
5.稳定振荡频率的措施
若要提高电容反馈式振荡电路的频率,要减小C1、C2的电容量和L的电感量。
实际上,当C1和C2减小到一定程度时,晶体管的极间电容和电路中的杂散电容将纳入C1和C2之中,从而影响振荡频率。
这些电容等效为放大电路的输入电容C i和输出电容C o,改进型电路和等效电器如下图所示。
由于极间电容受温度的影响,杂散电容又难于确定,为了稳定振荡频率,在电感支路串联一个小容量电容C3,而且C3<<C1,C3<<C2,这样
振荡频率
几乎与C1和C2无关,也与C i和C o无关,所以频率稳定度高。