LC振蕩電路的輻射功率是和振蕩頻率的四次方成正比的,要讓LC振蕩電路向外輻射足夠強的電磁波,必須提高振蕩頻率,并且使電路具有開放的形式。
LC振蕩電路運用了電容跟電感的儲能特性,讓電磁兩種能量交替轉(zhuǎn)化,也就是說電能跟磁能都會有一個最大最小值,也就有了振蕩。不過這只是理想情況,實際上所有電子元件都會有損耗,能量在電容跟電感之間互相轉(zhuǎn)化的過程中要么被損耗,要么泄漏出外部,能量會不斷減小,所以實際上的LC振蕩電路都需要一個放大元件,要么是三極管,要么是集成運放等數(shù)電IC,利用這個放大元件,通過各種信號反饋方法使得這個不斷被消耗的振蕩信號被反饋放大,從而最終輸出一個幅值跟頻率比較穩(wěn)定的信號。
頻率計算公式其中f為頻率,單位為赫茲(Hz);L為電感,單位為亨利(H);C為電容,單位為法拉(F)。
工作原理
開機瞬間產(chǎn)生的電擾動經(jīng)三極管V組成的放大器放大,然后由LC選頻回路從眾多的頻率中選出諧振頻率F0。并通過線圈L1和L2之間的互感耦合把信號反饋至三極管基極。設(shè)基極的瞬間電壓極性為正。經(jīng)倒相集電壓瞬時極性為負,按變壓器同名端的符號可以看出,L2的上端電壓極性為負,反饋回基極的電壓極性為正,滿足相位平衡條件,偏離F0的其它頻率的信號因為附加相移而不滿足相位平衡條件,只要三極管電流放大系數(shù)B和L1與L2的匝數(shù)比合適,滿足振幅條件,就能產(chǎn)生頻率F0的振蕩信號。LC振蕩電路物理模型的滿足條件①整個電路的電阻R=0(包括線圈、導(dǎo)線),從能量角度看沒有其它形式的能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化,即熱損耗為零。②電感線圈L集中了全部電路的電感,電容器C集中了全部電路的電容,無潛布電容存在。③LC振蕩電路在發(fā)生電磁振蕩時不向外界空間輻射電磁波,是嚴格意義上的閉合電路,LC電路內(nèi)部只發(fā)生線圈磁場能與電容器電場能之間的相互轉(zhuǎn)化,即便是電容器內(nèi)產(chǎn)生的變化電場,線圈內(nèi)產(chǎn)生的變化磁場也沒有按麥克斯韋的電磁場理論激發(fā)相應(yīng)的磁場和電場,向周圍空間輻射電磁波。能產(chǎn)生大小和方向都隨周期發(fā)生變化的電流叫振蕩電流。能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。其中最簡單的振蕩電路叫LC回路。振蕩電流是一種交變電流,是一種頻率很高的交變電流,它無法用線圈在磁場中轉(zhuǎn)動產(chǎn)生,只能是由振蕩電路產(chǎn)生。充電完畢(放電開始):電場能達到最大,磁場能為零,回路中感應(yīng)電流i=0。放電完畢(充電開始):電場能為零,磁場能達到最大,回路中感應(yīng)電流達到最大。充電過程:電場能在增加,磁場能在減小,回路中電流在減小,電容器上電量在增加。從能量看:磁場能在向電場能轉(zhuǎn)化。放電過程:電場能在減少,磁場能在增加,回路中電流在增加,電容器上的電量在減少。從能量看:電場能在向磁場能轉(zhuǎn)化。在振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過程中,電容器極板上的電荷,通過線圈的電流,以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場和電場都發(fā)生周期性變化,這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。
分析方法
LC電磁振蕩過程涉及的物理量較多,且各個物理量變化也比較復(fù)雜。實際分析過程中,如果注意到電場量(電場能、電荷量、電壓、電場強度)和磁場量(磁場能、電流強度、磁感應(yīng)強度)的異步變化,電場量、磁場量各自的同步變化,充分利用包含電場能、磁場能在內(nèi)的能量守恒,由能量變化輻射其他物理變化,就可快速地弄清各物理量的變化情況,判斷電路所處的狀態(tài)。[1]
電學(xué)參數(shù)
內(nèi)部阻抗,容抗為-i/(ωC),感抗為iωL,回路阻抗-i/(ωC)+iωL,并聯(lián)阻抗iωL/(1-ωωCL)。當ω*ω=1/(CL)時,回路阻抗為零,不需要外界電壓,回路中電流也不會消失。這時,并聯(lián)阻抗最大
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