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lc振荡电路工作原理及特点分析

出处:电子市场 发布于:2018-01-23 15:03:44 | 521 次阅读

  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/[2π√(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。

 

  LC振荡电路特点

  共射变压器耦合式振荡器功率增益高,容易起振,但由于共发射极电流放大系数B随工作频率的增高而急剧降低,故共振荡幅度很容易受到振荡频率大小的影响,因此常用于固定频率的振荡器。

  LC振荡电路分析方法

  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、电荷量、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振荡电路模型条件

  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。

  2、电感线圈L集中了全部电路的电感,电容器C集中了全部电路的电容,无潜布电容存在。

  3、LC振荡电路在发生电磁振荡时不向外界空间辐射电磁波,是严格意义上的闭合电路,LC电路内部只发生线圈磁场能与电容器电场能之间的相互转化,即便是电容器内产生的变化电场,线圈内产生的变化磁场也没有按麦克斯韦的电磁场理论激发相应的磁场和电场,向周围空间辐射电磁波。

  能产生大小和方向都随周期发生变化的电流叫振荡电流。能产生振荡电流的电路叫振荡电路。其中最简单的振荡电路叫LC回路。

  振荡电流是一种交变电流,是一种频率很高的交变电流,它无法用线圈在磁场中转动产生,只能是由振荡电路产生。

  充电完毕(充电开始):电场能达到最大,磁场能为零,回路中感应电流i=0。

  放电完毕(放电开始):电场能为零,磁场能达到最大,回路中感应电流达到最大。

  充电过程:电场能在增加,磁场能在减小,回路中电流在减小,电容器上电量在增加。从能量看:磁场能在向电场能转化。

  放电过程:电场能在减少,磁场能在增加,回路中电流在增加,电容器上的电量在减少。从能量看:电场能在向磁场能转化。

  在振荡电路中产生振荡电流的过程中,电容器极板上的电荷,通过线圈的电流,以及跟电流和电荷相联系的磁场和电场都发生周期性变化,这种现象叫电磁振荡。

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