基本定义
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。
编辑本段电路概述
LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号,电路中的选频网络由 电感和 电容组成。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,它们的选频网络采用LC并联谐振回路。
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 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。
频率计算公式
f=1/2π√LC
编辑本段工作原理
开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的 放大器放大,然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的 互感耦合把信号反馈至三极管 基极。设基极的瞬间 电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负,按变压器同名端的符号可以看出,L2的上端电压极性为负,反馈回基极的电压极性为正,满足 相位平衡条件,偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件,只要三极管 电流 放大系数B和L1与L2的匝数比合适,满足 振幅条件,就能产生频率F0的振荡信号。
LC振荡电路物理模型的满足条件
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。
③LC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(放电开始): 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(充电开始): 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。
编辑本段分析方法
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。
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编辑本段电学参数
内部阻抗,电容为-i/(ωC),电阻为iωL,回路阻抗-i/(ωC)+iωL,并联阻抗iωL/(1-ωωCL).当ω*ω=1/(CL)时,回路阻抗为零,不需要外界电压,回路中电流也不会消失.这时,并联阻抗最大.