lc振荡电路工作原理
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lc振荡电路工作原理
　　导读：本文主要介绍的是lc振荡电路的工作原理，感兴趣的童鞋们快来学习一下吧~~很涨姿势的哦~~本文引用地址：1.--简介　　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。2.--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。3.　　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。由于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，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。　　拓展阅读：　　　　　　
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课程设计---LC振荡器的设计与制作 西南科技大学课 程 设 计 报 告课程名称： 高频电路课程设计 设计名称： LC 振荡器的设计与制作 姓 名： 季正中 学 号:
班 级： 电子信息工程 1001班 指导教师： 魏东梅 起止日期： - 西南科技大学信息工程学院制课 程 设 计 任 务 书学生班级： 电子 1001 班 学生姓名： 季正中 学号：
设计名称： LC 高频振荡器 起止日期： ~ 指导教师： 魏东梅 设计要求：采用 LC 分立元件设计电容三点式振荡器，在满足电路能够工作的情况下，尽可能提高频率稳定度，并与后级电路有良好的隔离，振荡信号幅度>500mV；振荡频率：6MHz课 程 设 计 学 生 日 志时间 设计内容12 月 28 日 查阅资料，确定设计方案12 月 29 日 设计电路，进行电路仿真，确定各个原件参数12 月 30 日 领取原件并组装电路，完成焊接 12 月 31 日 调试实物电路以打到设计要求1 月 1 日 真理数据，撰写设计报告1 月 6 日 答辩课 程 设 计 考 勤 表周 星期一 星期二 星期三 星期四 星期五课 程 设 计 评 语 表指导教师评语：成绩： 指导教师： 年 月 日高频 LC 振荡器一、 设计目的和意义1. 熟悉电容三点式振荡电路的工作原理2. 掌握电容三点式振荡器的基本设计设计方法3. 掌握三点式振荡器的改进方法（考毕兹电路、克拉泼电路，西勒电路）4. 进一步熟悉实际电路的装配、焊接测试和调试方法5. 设计并制作一个高频 LC 正弦波振荡器，输出指定的频率二、 设计原理? 振荡电路的分类：振荡器是不需外信号激励、自身将直流电能转换为交流电能的装置。LC振荡器是一种能量转换器，由晶体管等有源器件和具有选频作用的无源网络及反馈网络组成。便能自行产生输出振荡信号，低频的 RC 振荡器和高频的电容、电感三点式振荡器以及晶体振荡器。按照产生的振荡的波形，振荡器分为正弦波振荡电路和非正弦波振荡电路。按照产生振荡的工作原理，可以分为反馈式振荡器和负阻式振荡器。振荡器的原理如图：构成一个振荡器必须具备下列三个条件：1. 一套振荡回路，包含两个（或两个以上）储能元件。在这两个元件中，当一个释放能量时，另一个就接收能量。释放与接收能量可以往返进行，其频率决定于元件的数值。2. 一个能量来源，补充由振荡回路电阻所产生的能量损失。在晶体管振荡器中，这个能源就是直流电源。3. 一个控制设备，可以使电源功率在正确的时刻补充电路的能量损失，以维持等幅振荡。这是由有源器件和正反馈电路完成的。反馈式振荡器就是利用正反馈原理构成的振荡器，是目前最广泛的一类振荡器。所谓负阻式振荡器，就是利用正反馈有负阻特性的器件构成的振荡器，在这种电路中，负阻所起的作用，是将振荡器回路的正阻抵消以维持等幅振荡。反馈式振荡电路有变压器反馈式振荡电路、电感三点式振荡电路、电容三点式振荡电路和石英晶体振荡电路等。本次设计我们采用的是电容三点式振荡电路，基本的电容三点式振荡电路是考毕兹电路、克拉珀电路和西勒电路。电容反馈三点式振荡器稳定性好，输出波形理想，振荡频率可以做得较高。由所学知识可知，西勒电路具有该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器等优点。所以在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。? 电容三点式反馈振荡电路电容三点式振荡器又称为考毕兹振荡器，与发射极连接的两个电抗元件为同性质的容抗元件 C1和 C2；与基极和集电极连接的为异性质的电抗元件 L，根据前面所述的判别标准，该电路满足相位条件。其原理电路如图：反馈系数 F的表达式 21≈CF+不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量为 、 的串联，1C2即 21C+=Σ振荡频率的近似为 212CLf+≈π与电感三端震荡电路想比，电容三端振荡器的优点是输出波形较好，这是因为集电极和基极电流可通过对谐波为低阻抗的电容支路回到发射极，所以高次谐波的反馈减弱，输出的谐波分量减少，波形更加接近于正弦波。其次，该电路中的不稳定电容（分布电容、器件的结电容等）都是与该电路并联的，因此适当的加大回路电容量，就可以减弱不稳定因素对振荡器的影响，从而提高了频率稳定度。最后，当工作频率较高时，甚至可以只利用器件的输入和输出电容作为回路电容。因而本电路适用于较高的工作频率。这种电路的缺点是:调 或 来改变震荡频率时，反馈系数也将改变。1C2但只要在 L两端并上一个可变电容器，并令 与 为固定电容，则在调整1C2频率时，基本上不会影响反馈系数。? 克拉泼电路振荡器克拉泼电路时一种高稳定度的 LC震荡电路，电路图如下：它的特点是在前述的电容三点式振荡谐振回路电感支路中增加了一个电容 C3，其取值比较小，要求 C3<< C1，C3<< C2。先不考虑各极间电容的影响，这时谐振回路的总电容量 CΣ 为 C1、C2 和 C3的串联，即 4321Σ≈CC+=于是，振荡频率为 4Σ0π2≈LCf使上式成立的条件是 C1和 C2都要选得比较大，由此可见，C1、C2 对振荡频率的影响显著减小，那么与 C1、C2 并接的晶体管极间电容的影响也就很小了，提高了振荡频率的稳定度。由于 Cce的接入系数大大减小，对振荡频率的影响也大大减小，但克拉泼电路只适合与用作固定频率的振荡器或波段覆盖系数较小的可变频率振荡器，其覆盖系数一般在 1.2~1.3之间。? 西勒电路振荡器西勒电路是在克拉泼电路的 L两端并联上一个电容得到的，有效的改善了克拉泼电路可调范围小的缺点，电路图如图所示：43214Σ≈CC++=所以振荡频率 ??43Σ0π2≈CLf ?该电路频率稳定性非常高，振幅稳定，频率调节方便，适合做波段振荡器。通过对以上的几种电路的分析，可以看出：1. 电感反馈式三端振荡器：容易起振，调频方便，但波形失真较大；2. 电容反馈式三端振荡器：波形好，频率稳定性好，但调频不方便；3. 克拉泼振荡器：调频方便但可调范围小；4. 西勒振荡器：频率稳定性高，振幅稳定，调频方便。所以，在本设计中拟采用并联改进型的西勒电路振荡器。三、 详细设计步骤? 经过比较选择西勒电路作为本设计的基本参考电路? 单元电路设计与参数计算? 三极管选用 2N3904? 静态工作点的设置选 ICQ=2.75mA，V CEQ=4.5V，β=70.计算的 Rc+Re=(Vcc-Vceq)/Icq=2.8K，取 Re=1K，Rc=1.8K? 正反馈网络反馈系数 F=C1/(C1+C2)应为 1/2~1/4,这里选 1/2,所以取 C1=C2=470pF。? 选频网络=6MHz，取 L=6.8μH，则 C3+C4=103pF??43Σ0π21≈1CLCf ?取 C3=75pF，C4 选用可变电容以便于调整输出频率? 根据以上数据利用 Multisim 仿真设计好的电路测到静态工作点为 4.43V，2.74mA仿真波形如图：探针测的频率为 5.99MHz，振幅为 4.21V。四、 设计结果及分析在实际的焊接制作中，使用的三极管为 S9014，导致静态工作点较仿真设计是的略微偏高， 。该电路的输出频率可以在一定的范围内调节。但是振荡器的频率稳定性不是很高，经常在小范围内跳动，频率比较准确，基本达到设计要求。五、 体会这次课程设计对我的收获很大，通过这次设计，我熟悉了电容三点式振荡电路的原理和使用。一开始对静态工作点的设置不熟练而遇到了一些困难，仔细查阅资料后顺利完成了计算；实际的操作中，焊接的技术不到位电路也出现了一些问题，但最终还是成功解决了这些问题，达到了设计要求。在设计中我复习巩固了三极管和 LC 振荡的一些基本知识；在焊接电路中锻炼了实践动手能力，熟悉了实际电路的测量和调试方法。在反复研究和计算后，对 LC 振荡电路有了更加深入的理解，对今后的学习有不少帮助。六、 参考文献1、沈伟慈编.通信电路.西安电子科技大学出版社，20042、邹传云编.高频电子线路.北京：清华大学出版社，2012 年 6月3、张肃文，陆兆熊.高频电子线路高等教育出版社.、杨翠娥.高频电子线路实验与课程设计. 哈尔滨工程大学. 2005
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小编之前发的问题在这里给出大家一些总结，大家可以借鉴借鉴。再低频段，谐振器是用集中参数的电感和电容构成的LC串联或并联电路。但是，到了微波阶段，如果仍用集中参数的LC谐振电路，就会出现如下问题。1）由于微波波段的波长很小，LC谐振电路的几何尺寸能够与电波的波长相比拟，这将很容易引起辐射效应。2)若要减小元件几何尺寸，不仅会降低谐振电路的工作容量，而且还会引起原件的机械强度下降。3）微波波段工作频率高，电磁波的趋肤效应加剧，热损耗增大，介质损耗也增大。4)辐射损耗，导体热损耗以及介质损耗增大，将使谐振电路品质因数Q下降。&&& 所以微波波段不能用LC电路作为谐振器。在微波波段用封闭的空腔体来做谐振器，叫做谐振腔。谐振腔可以认为是由谐振电路演化过来。如图1微波波段频率较高，需要大大滴减小电容量和电感量，可以拉大LC谐振电路电容器两极板之间的距离减小电容量，在拉直电感线圈减小电感量。并联若干根直导线，进一步降低电感量，直至指导线的根数增多到无线跟，成为一个封闭的空腔体，这样LC谐振电路过度成了谐振腔。
&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& & & 图一& 集中参数的LC演变为谐振腔的示意图&&&&& 在LC谐振回路中，电能存储在电容器中磁能存储在电感线圈中，回路中的电压与电流随时间变化的相位差为π/2。因此写真就是电磁场的能量在电容和电感中相互转换的过程，当电场能量最大时，磁场能量为0；当电场能量为0时，磁场能量就为最大。谐振腔中，电磁场被限制在腔体内，震荡实际上是由电磁波在腔壁上来回反射形成的稳定驻波。电场和磁场在时间上有π/2的相位差，即在电场为最大时磁场为0，而在电场为0时磁场最大。电场和磁场虽然交织在一起，但是在电厂的波腹处，磁场为0，磁场的波腹处，电厂为0。谐振腔震荡过程与LC谐振回路中相似，都是磁电相互转换的过程。&&&&&&& 两者的比较：共性：1都是谐振元件，都具有储能和选频的特性。&&&&& 2具有相同的震荡过程。不同：1谐振腔是分布参数电路，而LC回路是集中参数电路。&&&&& 2谐振腔具有多谐性，即相应于腔中不同的驻波场分布可以存在有许多不同的谐振频率，而LC回路只能有单个谐振频率。&&&&& 3谐振腔的品质因数Q要比LC回路高的多。
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