LC振荡电路起振原理、条件,及LC振荡器的调试-电路图讲解-电子技术方案
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。
lc振荡电路是如何起振的 我们知道电容有充放电的蓄能特性!电感则因通过电流的变化能产生自感电势! 在电路接通电源的瞬间,电容会有一个充电的浪涌电流!而这个浪涌电流会使与电容相连的电感电流也发生变化!电干因此而产生了感应电势!这个电势又反加在电容两端使它原本已结束的充电电流产生了波动!这波动又推动了电感电流的变化!如此往复下去,振荡就产生了! 这里有两个要点!
一是这个振荡会因元老和电路的阻抗损耗会衰减至消失!因而称衰竭振荡!若要将振荡维持下去就必需有能量补充!这就是为何振荡电路会有放大电路相辅的道理! 二是这个振荡其频谱很宽!为使其能有一个主频率就必需有一个定频槽路!也就是选频回路!
1、LC振荡器的起振条件1.1、振荡器的振幅条件
振荡器振幅平衡条件就是指放大器的反馈信号必须具有一定的振幅幅度。理论公式表示的是反馈系数F与放大器的电压放大倍数AV相乘的乘积大于1,也就是AvF≥1,而其中反馈系数F是一个比1小的数,由此可以得出Av的数值应当大于1。正确推断放大器是否工作于正常状态是判断振荡器是否起振的关键。放大器正常放大时,三极管的外部偏置条件必须满足发射结正向偏置、集电结反向偏置。而且判断时应当注意:研究放大状态时是分析振荡电路的直流状态,而不是交流电路状态。其中应当记住直流状态时电感线圈相当于短路,而电容则相当于断路。
1.2、振荡器的相位平衡条件 振荡器起振的第二个必须条件是应当满足相位平衡,也就是放大器的反馈信号与输入信号相位应当一样,书中公式表示了反馈信号VF的相位与输入信号VI的相位相差应当为2nπ(n是整数)。由于VI与VF相位相同,因此反馈信号能够使输入信号的作用得到增强,于电路中具体判断时就是看电路是否是正反馈,而判断电路是否构成正反馈,一般采用瞬时极性法去判别。在判断之前必须注意,分析相位是否平衡是采用电路的交流状态,不是直流状态,也即此时电感线圈于电路中不能看作短路,两端将具有一定的电压势差。 而电容则应当分两种情况加以讨论:当在LC电路中时,电容不能被认为是短路,即两端应有一定的压差,当不在LC电路中时,电容可以被看作为短路状态;在交流状态时当直流电源的内阻比较小时,可以将其看为处于短路状态。同时值得注意的是对于电感线圈串联和两个电容串联于电路中时的情况,此时当采用瞬时极性法判断时应当分两种情况予以考虑:当接地点在两串联电感或者两串联电容的一端时,另两端的极性是相同的,如图1中的A与B示;当接地点连接在两串联电感或者两串联电容的中间端时,那么两端的极性则是相反的。
2、LC振荡器的调试 振荡器电路设计好后,下一步就是电路的调试了,在这一过程中,往往会出现很多的问题,笔者将两个常见的问题归纳如下:
2.1、振荡器不起振 电路接线完成后,检查连线没有错误,静态工作点工作亦正常,但振荡器不起振。这主要是由于相位平衡条件和振幅条件没有满足导致的。 ①检查相位平衡条件是否满足:对于本文介绍的LC振荡电路主要是检查电感、电容的位置排列是否合适; ②检查振幅条件是否满足: 如果静态工作点选择比较低的话,晶体管的放大倍数比较小, 从而导致电路起振条件不满足, 此时,可以将工作点适当提高;如果是反馈系数过小的话, 可适当调节反馈电路中元件参数的大小,但如果想用加强反馈耦合来处理其它因素不足而引起的矛盾,那么,这样做是不理想的,是不合适的,因为如果反馈量过大的话,有可能导致波形不好,甚至引起电路不能起振。
2.2、振荡器的波形不理想 当振荡器回路输出的波形不理想,或者偏离正弦波形很远,可适当调节反馈量使耦合得到减弱,另一方面就是根据情况使回路的品质因素得到提高,此时,应当引起注意的是静态工作点选择应当合理,振荡器正常工作之后,晶体管不应当工作于饱和区。 总之,实现一个理想的LC振荡器,既需要成熟的理论指导,同时也需要具备将理论灵活运用于实际的能力,只有将两者紧密结合,才能达到事半功倍的效果,得到比较完美的正弦波形。
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什么是分频器 分频器是指将不同频段的声音信号区分开来,分别给于放大,然后送到相应频段的扬声器中再进行重放。在高质量声音重放时,需要进行电子分频处理。 分频器是音箱内的一种电路装置,用以将输入的模拟音频信号分离成高音、中音、低音等不同部分,然后分别送入相应的高、中、低音喇叭单元中重放。之所以这样做,是因为任何单一的喇叭都不可能完美的将声音的各个频段完整的重放出来。 分频器是音箱中的“大脑”,对音质的好坏至关重要。功放输出的音乐讯号必须经过分频器中的过滤波元件处理,让各单元特定频率的讯号通过。要科学、合理、严谨地设计好音箱之分频器,才能有效地修饰喇叭单元的不同特性,优化组合,使得各单元扬长避短,淋漓尽致地发挥出各自应有的潜能,使各频段的频响变得平滑、声像相位准确,才能使高、中、低音播放出来的音乐层次分明、合拍、明朗、舒适、宽广、自然的音质效果。 在一个扬声器系统里,人们把箱体、分频电路、扬声器单元称为扬声器系统的三大件,而分频器是音箱中的“大脑”,分频电路对扬声器系统能否高质量地还原电声信号起着极其重要的作用。尤其在中、高频部分,分频电路所起到的作用就更为明显。
总的来说可将分频器可定义为:将输入的电信号分离成两路单独的信号,且使每一路信号的带宽均小于原始信号的带宽,这种由一对或多对滤波器构成的装置就称为分频器。也可称为“频率分配网络”。 分频器通常由高通(低切)滤波器(简称为HPF)和低通(高切)滤波器(简称为LPF)组成。滤波器是一种频率选择器件,可以通过被选择的频率而阻碍其他的频率通过。滤波器通常有以下三个参数:截止频率,网络类型,斜率。截止频率是指滤波器的响应在低于它的最大电平时跌落到某点的频率,通常为最大电平的0.707倍或0.5倍,或下降3dB或6dB时的频率。 一般来说,分频器包括三个基本参数:分频点、路和阶。下面详细介绍一下各参数的意义。 分频点
分频点指分频器高通、带通和低通滤波器之间的分界点,常用频率来表示,单位为赫兹。高低音两分频音箱只有一个分频点,高、中、低三分频音箱有两个分频点,分频点应根据各频段扬声器单元或音箱的频率特性和功率分配来具体确定。 分频点通常定义为两个分频器的响应(一般由一个LPF和一个HPF组成)互相交叉处的频率,可能是两个电子分频器(从动或主动式)电学特性上的分频点,或者是两个声学滤波器上的分频点。任何喇叭单元实质上都是一个滤波器,每一个都有他们内部所固有的高通和低通滤波器,以及固有的截止频率,斜率,网络类型。 一个系统的总体声学分频点取决于这个系统中电子滤波器与喇叭单元频率响应的数学组合,当一个电子滤波器添加到一个声学滤波器系统时,他们的频率响应将叠加,形成一个全新的响应曲线。 两个不同单元之间的声级/灵敏度差异,及高频器件的相位滞后都是显而易见的。高频部分很可能被固定在一个长喉管的号筒上,因此产生相对于低频扬声器的延迟,为了更好地使系统重现信号,最新发展的分频器要求能够平滑频率响应曲线。
选择原则 分频点的选择是较为灵活的,但是总体要有几个主导理论。
1、高低音扬声器的频率特性,分频点要选择在两者之间较为恰当的地方,让全频带平滑。
2、高低音扬声器对于不同频率的音色表现,有的单元适合,有的不适合。
3、高音扬声器的素质,特别是在分频点较低的时候,对高音扬声器的音色和功率承载能力要求很高。
选择方法 1、考虑中低单元指向性实用边界频率f=345/d(d=单元振膜有效直径)。通常8”单元的边界频率为2k,6.5”单元的边界频率为2.7k,5”单元为3.4k,4”单元为4.3k。也就是说使用上述单元,其分频点不能大于各单元所对应的实用边界频率。 2、从高音单元谐振频率考虑,分频点应大于三倍的谐振频率。也就是说从高音单元的角度出发,通常分频点应大于2.5k。 3、考虑中低音单元高端响应Fh,通常分频点不应大于1/2Fh。实际上,二分频音箱上述条件很难得到同时满足。这时设计者应在这三者中有一个比较好的折中选择。但必须强调的是,第一个条件即实用边界频率应该优先满足。 4、三分频的情况下,通常应将两个分频点隔得愈远(应在三个倍频程以上),组合后的系统响应会变得愈好。否则,将会出现复杂的干扰辐射现象。 5、低音与中音的分频点应考虑人声声像定位的问题。应使人声的重放尽可能由中音单元来承担,以避免人声的声像定位音色发生过大的变化。这一点往往容易被设计者所忽视。通常这一分频点应为200-300HZ。 分频器的“路”
三分频电路图 分频器的“路”,也就是分频器可以将输入的原始信号分成几个不同频段的信号,通常只有一阶、两阶、三阶、四阶。我们通常说的二分频、三分频,就是分频器的“路”。
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