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振荡器的作用是什么?振荡器的工作原理

时间:2018-08-19 17:20来源:未知 作者:admin 点击:
振荡器的作用是什么?振荡器的工作原理 振荡器简单地说就是一个频率源,一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般

振荡器的作用是什么?振荡器的工作原理
振荡器简单地说就是一个频率源,一般用在锁相环中。详细说就是一个不需要外信号激励、自身就可以将直流电能转化为交流电能的装置。一般分为正反馈和负阻型两种。所谓“振荡”,其涵义就暗指交流,振荡器包含了一个从不振荡到振荡的过程和功能。能够完成从直流电能到交流电能的转化,这样的装置就可以称为“振荡器”。
电子电路中,充分利用晶体管的开关作用,利用电感的储能与电容的充放电的原理,把储存的电能变成电感的磁能,而后又把磁能变成电能。
晶体管在电路中,代替开关以补充能量,而补充能量的时刻就由LC振荡本身的反馈部分来决定,这样就可以有节奏的补充,从而得到谐振。
LC振荡的产生归根结底必须具备以下三个条件;
(1)有一个LC振荡回路,它是振荡的主要内因,并且决定了谐振的频率。
(2)有正反馈控制的能量补充,并且正反馈要足够大,以保证补充的能量不小于第一次振荡中消耗的能量。
(3)使用非线性元器件晶体管作为开关,当振荡强一点时反馈弱一些,自动调节振幅小一些。相反,当振荡弱一点时,晶体管产生的正反馈就强一些,自动调节振幅大一些,这样就能够保持等幅振荡。
常用的LC振荡器的基本电路有,变压器耦合LC振荡器、电感三点式LC振荡器、电容三点式LC振荡器。
如果需要的不是高频振荡,而是低频振荡,甚至超低频振荡,这时候LC振荡器就不适用了。这是因为,当频率很低时就必须要LC的电感量和电容器的容量很大,例如要产生16Hz的低频,根据f=1/2π√LC的计算公式,这时候电感就要1H,电容就要100uf。如果振荡的周期大于一秒,电感电容的体积就相当可观了。因此,在低频时就要采用RC振荡器。
下面简单的说一下变压器耦合LC振荡器的原理;电路图如下图所示。
振荡器的作用是什么?振荡器的工作原理
在这个电路中,C和L1 构成振荡回路,它的谐振频率为: f=1/2π√L1C 当电容C为可变电容器时,改变电容器也就改变了谐振频率。晶体管BG代替了一个转换开关的作用。具体工作的过程是这样的;当电容C下面为正时,反馈线圈L2感应到晶体管BG的基极的一端为负,使晶体管导通,电流从正电位(低电位)流到电容器C里,增加电容器里的电荷储存量,这样就补充了电容的电量,如果线圈反接了,变成负反馈,这时候振荡器便会停止振荡,这时,只要接线圈L2 调一个方向,振荡器便仍然可以继续工作。
图中的R1、R2、Re构成了直流稳定的偏流,电容Cb是耦合电容,一方面可以无损耗的反馈信号,另一方面隔断了直流,保证晶体管有合适的工作点。Ce是晶体管发射极电阻Re的旁路电容。
在电路中L1C首先有了振荡,L2才能有反馈,那么最初的起始振荡是谁给的呢?这通常是晶体管的热噪声或外界的干扰给出的。振荡幅度又是怎样稳定的呢?其稳定过程是这样的;当振荡幅度小时,反馈能量就大,消耗能量小,振荡便可加强,到振荡幅度相当大时,晶体管到了饱和区,β减小,反馈减弱;另一方面,消耗能量却比振幅小时相应增加,二者之差就逐渐减小,最后达到想等,迫使振荡保持在一个恒定的幅度内。
下面是一个由石英晶体组成的LC振荡电路图。
振荡器的作用是什么?振荡器的工作原理
要得到稳定频率的振荡,就要用导电良好、温度系数小的石英晶体LC振荡电路。石英晶体是利用压电效应来进行振荡的,具体的工作过程与变压器耦合LC振荡电路类似,阅读者可以自己分析,这里就不啰嗦了。
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