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lc電路是一種由電感器和電容器按照一定的方式進(jìn)行連接的電路。由電容和電感組成的電路中,感抗和容抗相等時(shí),電路稱為諧振電路。感抗和容抗相等時(shí)對應(yīng)的頻率值稱為諧振頻率,如下圖所示。在接收廣播電視信號(hào)或無線通信信號(hào)時(shí), 使接收電路的頻率與所選擇的廣播電視臺(tái)或無線電臺(tái)發(fā)射的信號(hào)頻率相同就叫作調(diào)諧。 調(diào)諧就是通過調(diào)整電容的容抗將諧振頻率調(diào)節(jié)到想得到的頻率值,也就是將接收頻率調(diào)整到與電臺(tái)發(fā)射頻率相同,這樣就可以欣賞或收聽所選頻道的節(jié)目了。 一、LC諧振電路的基本結(jié)構(gòu) LC諧振電路分為LC串聯(lián)諧振電路和LC并聯(lián)諧振電路兩種。 ①LC串聯(lián)諧振電路 下圖所示為LC串聯(lián)諧振電路的結(jié)構(gòu)及電容、電感器件中電流和頻率的關(guān)系曲線。在串聯(lián)諧振電路中,當(dāng)信號(hào)接近特定的頻率時(shí),電路中電流達(dá)到最大值,電感L和電容C的串聯(lián)阻抗達(dá)到最小,這個(gè)頻率稱為諧振頻率。 下圖為不同頻率信號(hào)通過LC串聯(lián)諧振頻率后的結(jié)果。當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過LC串聯(lián)諧振電路時(shí),根據(jù)電感和電容不同的特性,頻率越高電感的阻抗越高,高頻信號(hào)難以通過電感:頻率越高電容的阻抗越小,高頻信號(hào)易于通過電容。LC串聯(lián)諧振電路中,在諧振頻率f0處阻抗最小,此頻率的信號(hào)很容易通過電容器和電感器輸出,此時(shí)LC串聯(lián)諧振電路起到選頻的作用。 ②并聯(lián)諧振電路 下圖所示為LC并聯(lián)諧振電路的結(jié)構(gòu)及電路中電流與頻率的關(guān)系曲線。在并聯(lián)諧振電路中,如果線圈上的電流與電容上的電流相等,則電路就達(dá)到了并聯(lián)諧振狀態(tài)。并聯(lián)諧振電路的阻抗對諧振頻率達(dá)最大值。 下圖為不同頻率的信號(hào)通過LC并聯(lián)諧振電路后的狀態(tài)。當(dāng)輸入信號(hào)經(jīng)過LC并聯(lián)諧振電路時(shí),同樣根據(jù)電感器和電容器的特性,高頻信號(hào)易于從電路的電容器通過,而低頻信號(hào)則易于通過電感器到達(dá)輸出端。由于LC回路在諧振頻率f0處阻抗最大,該信號(hào)則難以通過(阻抗最大)。 下表所列為并聯(lián)諧振電路和串聯(lián)諧振電路的特性: 二、LC諧振電路的識(shí)圖分析 一般在LC振蕩器中多使用LC諧振電路,LC振蕩器中有源器件可以是三極管、場效應(yīng)管,也可以是集成電路。LC振蕩器按反饋信號(hào)的耦合方式可分為三類:變壓器反饋式LC振蕩器、電感反饋振蕩器、電容反饋振蕩器。其中電感反饋振蕩器又稱為電感三點(diǎn)式振蕩電路或哈特萊振蕩器;電容反饋振蕩器又稱為電容三點(diǎn)式振蕩電路或考畢茲振蕩器,電容三點(diǎn)式振蕩電路又可以分為串聯(lián)型改進(jìn)電容三點(diǎn)式振蕩器(克拉潑振蕩器)和并聯(lián)型改進(jìn)電容三點(diǎn)式振蕩器(西勒振蕩器)。 ①變壓器反饋式LC振蕩電路 下圖所示為變壓器反饋式LC振蕩器的電路圖。變壓器反饋式LC振蕩器又稱互感耦合振蕩器,由諧振放大器和反饋網(wǎng)絡(luò)兩部分組成,本電路采用共發(fā)射極放大器,以LC并聯(lián)諧振電路作為集電極交流負(fù)載。當(dāng)接上電源時(shí),電流流過L1和VT晶體管集電極,L2會(huì)有感應(yīng)電流,該電流會(huì)反饋到晶體管的基極,由于晶體管的放大作用而形成正反饋,由于L1C具有選頻功能,會(huì)形成諧振,振蕩頻率等于L1C的諧振頻率, 振蕩信號(hào)再通過L1與L3的互感耦合,在負(fù)載RL上輸出正弦波信號(hào)。 變壓器反饋式振蕩電路在廣播通信設(shè)備中的應(yīng)用非常廣泛,在普通收音機(jī)的本機(jī)振蕩電路中也普遍采用變壓器耦合振蕩電路。反饋是由變壓器次級(jí)繞組實(shí)現(xiàn)的,要滿足相位的平衡條件,變壓器同名端的接法至關(guān)重要。如上圖所示,該電路變壓器同名端的接法必須依照此種形式進(jìn)行連接,即反饋信號(hào)與輸入信號(hào)同相,滿足正反饋的相位平衡條件。 ②電感三點(diǎn)式振蕩電路 下圖所示為電感三點(diǎn)式振蕩電路的結(jié)構(gòu)示意圖及其等效電路。在 (a)中可以看出,放大器釆用共基極接法,Rb1、Rb2和RE構(gòu)成直流偏置電路。Cb為交流旁路電容。CE用于隔直,避免發(fā)射極直流電位經(jīng)電感接到電源,從而與集電極 為等電位,使三極管截止無法起振。這種電路的LC并聯(lián)諧振電路中的電感有首端、中間抽頭和尾端三個(gè)端點(diǎn),其交流通路分別于電路的集電極、發(fā)射極和基極相連。反饋信號(hào)取自電感上的電壓,因此習(xí)慣上將這種電路稱為電感三點(diǎn)式LC振蕩電路或電感反饋式振蕩電路。 電感三點(diǎn)式振蕩電路的優(yōu)點(diǎn)是容易起振,輸出電壓幅度較大,改變電容C可以使振蕩頻率在較大范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào),在需要改變頻率的場合應(yīng)用較廣。缺點(diǎn)是反饋電壓取自電感L2,它對高次諧波阻抗大,因而引起振蕩回路輸出諧波部分增大,輸出波形失真度較大。這種電路適用于波形要求不高的場合。 ③電容三點(diǎn)式振蕩電路 下圖所示為電容三點(diǎn)式振蕩電路及等效電路。圖中釆用的振蕩管為三極管,Rb1、Rb2和RE構(gòu)成穩(wěn)定偏置電路:電容器Cb用于交流旁路;Cc用于隔直 流,避免集電極直流電位經(jīng)電感接到地。由于三極管的三個(gè)電極分別與C1、C2的三個(gè)引出點(diǎn)相連接(交流電路),故稱為電容三點(diǎn)式振蕩器。和電感三點(diǎn)式一樣,電容三點(diǎn)式振蕩電路也有并聯(lián)諧振回路。 電容三點(diǎn)式振蕩電路的優(yōu)點(diǎn)是由于反饋電壓取自電容C2的兩端,它對高次諧波的阻抗小,因而可將高次諧波濾除掉,所以輸出波形好,最高振蕩頻率可達(dá)100MHz以上。其缺點(diǎn)是:調(diào)節(jié)電容可調(diào)節(jié)頻率,但同時(shí)也影響到起振條件,為了保持反饋系數(shù)不變,必須同時(shí)改變電容C1和C2,較為不便。該電路適用于對波形要求較高而振蕩頻率固定的場合。 另外,電阻、電容和電感可以組成的RLC串聯(lián)諧振電路,如上圖所示。在RLC串聯(lián)諧振電路中,所有的元件中流動(dòng)的電流值相等。由于感抗和容抗的歐姆值相等,XL和XC兩端的電壓值相等并且有180°相位差,因此它們互相抵消。因?yàn)殡姼衅骱碗娙萜鞯男?yīng)相互抵消,所以唯一限制電流的元件就是電阻器,外施電壓全部施加在電阻器上,因此可認(rèn)為實(shí)質(zhì)上是純電阻電路,電感器的無效功率和電容器的無效功率相抵消。 |
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