谐振现象:对于具有电感和电容元件的电路中,电路两端的电压与其中的电流一般是不同相的,若我们调节电路的参数或电源的频率而使它们同相,这是电路就发生了谐振现象.
??+????????????????????? 电路等效阻抗:
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上式中R较小,通常忽略不计。
1.谐振频率f0?
电路谐振时:
2. 谐振阻抗 Z0
3. 回路品质因数 Q
谐振时电感支路电流或电容支路电流与总电流之比,称为并联谐振电路的品质因数
4. 频率特性
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由图可见,当该电路由恒流源供电,当电源为某一频率()时电路发生谐振,电路阻抗最大,电流通过时在电路两端产生的电压也是最大.当电源为其他频率时电路不发生谐振,阻抗较小,电路两端的电压也较小.这样就起到了选频的作用.
5. 并联谐振的特点 ???????????????????
???????????????????????????????? 当Q>>1时,在LC谐振回路中,
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???????????????????????????????? 说明电容支路的电流幅度与电感支路的幅度值近似相等,谐振回路的输入电流很小,也就是说谐振回路的外界影响可以忽略.故Q越大,受外界影响越小,选频特性越好.
结论:(1)LC并联电路具有选频特性.
(2)电路品质因数Q愈大,则幅频特性越尖锐,即选频特性越好
(3)谐振频率的数值与电路参数有关,当Q>>1时,?
二、变压器反馈式 LC 振荡电路
?????? 变压器反馈式振荡电路如下图所示,图中L、Lf组成变压器,其中L为一次侧线圈电感, Lf为反馈线圈电路,用来构成正反馈.组成并联谐振回路, L、C作为放大器的负载,构成选频放大器.RB1、RB2和RE为放大器的直流偏置电阻,CB为耦合电容,CE为发射极旁路电容,对振荡频率而言,这些容抗很小可看成短路.
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2.振荡条件
(1)相位平衡条件:为满足相位平衡条件,变压器的初、次级之间同名端必须正确连接。如图所示,设某一瞬间基极对地信号电压为正极性“+”,由于共射电路的倒相作用,集电极的瞬时极性“-”,即A=180°。
当频率为f 0时:LC回路的谐振阻抗是纯电阻性,由图中L及Lf的同名端可知,反馈信号与输出电压极性相反,于是A+B=360°,保证了电路的正反馈,满足振荡的相位条件。
当频率不为f 0时:LC回路的阻抗不是纯电阻性,而是感性或容性阻抗,此时LC回路对信号会产生附加相移,造成A+B≠360°,不能满足相位平衡条件,电路也不可能产生振荡。由此可见,LC振荡电路只有在f 0这个频率上,才有可能产生振荡。
(2)振幅条件:为了满足振幅平衡条件AF≥1,对晶体管的β值有一定要求,一般只要β值较大,就能满足振幅平衡条件,反馈线圈匝数越多,耦合越强,电路越容易起振。
3.电路优缺点
(1)易起振,输出电压较大。由于采用变压器耦合,易满足阻抗匹配的要求。
(2)调频方便,一般在LC回路中采用接入可变电容器的方法来实现,调频范围较宽,工作频率通常在几兆赫左右。
(3)输出波形不理想。由于反馈电压取自电感两端,它对高次谐波的阻抗大,反馈也强,因此在输出波形中含有较多高次谐波成份。
二、三点式LC振荡电路
(1)电感三点式振荡电路
图中三极管V构成共发射极放大电路,电感L1、L2和电容C构成正反馈选频网络。谐振回路的三个端点①、②、③,分别与三极管的三个电极相接,反馈信号取自电感线圈L2两端电压,故称为电感三点式振荡电路,也称为电感反馈式振荡电路。
2、振荡条件分析
(1)相位条件:设基极瞬间极性为正,由于放大器的倒相作用,集电极电位为负,则电感的①端为负,②端为公共端,③端为正,各瞬时极性如图所示。反馈电压由③端引至三极管的基极,故为正反馈,满足相位条件。
(2)幅度条件:从图可以看出,反馈电压取自电感L2的两端,并通过CB的耦合后加到晶体管的b、e间的,所以改变线圈抽头的位置,即改变L2的大小,就可以调节反馈电压的大小,当满足|AF|>1时,电路便可起振。
3.电路的优缺点
(1)由于L1和L2之间的耦合很紧,故电路易起振,输出幅度大。
(2)调频方便,电容C若采用可变电容器,就能获得较大的频率调节范围。
(3)由于反馈电压取自电压L2的两端,它对高次谐波的阻抗大,反馈也强,因此在输出波形中含有较多的高次谐波成份,输出波形不理想。
(2)电容三点式振荡电路
图中三极管V构成共发射极放大电路,电容C1、C2和电感L构成正反馈选频网络。谐振回路的三个端点①、②、③,分别与三极管的三个电极相接,反馈信号取自电容C2两端电压,故称为电容三点式振荡电路,也称为电容反馈式振荡电路。
2、振荡条件分析
(1)相位条件:设基极瞬间极性为正,由于放大器的倒相作用,集电极电位为负,则电容的①端为负,②端为公共端,③端为正,由于②端接地,各瞬时极性如图所示。反馈电压由③端引至三极管的基极,故为正反馈,满足相位条件。
(2)幅度条件:从图可以看出,反馈电压取自电容C2的两端,并通过CB的耦合后加到晶体管的b、e间的,所以改变两个电容C1、C2的大小,就可以调节反馈电压的大小,当满足|AF|>1时,电路便可起振。
3、电路的优缺点
(1)容易起振,振荡频率高,可达100MHz以上。
(2)输出波形较好。这是由于C2对高次谐波的阻抗小,反馈电路中的谐波成份少,故振荡波形较好。
(3)调节频率不方便。因为C1、C2的大小既与振荡频率有关,也与反馈量有关,改变C1(或C2)时会影响反馈系数,从而影响反馈电压的大小,造成工作性能不稳定。