正弦振荡器 - 基本概念

具有正反馈的放大器使其输出与输入同相,并增加信号强度。正反馈也称为退化反馈直接反馈。这种反馈使反馈放大器成为振荡器。

使用正反馈会导致反馈放大器的闭环增益大于开环增益。它导致不稳定并作为振荡电路运行。振荡电路提供任意所需频率的不断变化的放大输出信号。

振荡电路

振荡电路产生所需频率的电振荡。它们也被称为谐振电路

一个简单的谐振电路由一个电感器 L 和一个电容器 C 组成,两者共同决定了电路的振荡频率。

为了理解振荡电路的概念,让我们考虑以下电路。此电路中的电容器已使用直流电源充电。在这种情况下,电容器的上板具有过量的电子,而下板具有不足的电子。电容器保持一些静电能,并且电容器两端有电压。

谐振电路

当开关S闭合时,电容器放电,电流流过电感器。由于电感效应,电流缓慢增加至最大值。一旦电容器完全放电,线圈周围的磁场就会达到最大值。

Inductive Effect

现在,让我们进入下一阶段。一旦电容器完全放电,磁场就会开始崩溃,并根据楞次定律产生反电动势。电容器现在已充电,上板带正电荷,下板带负电荷。

磁场

电容器充满电后,开始放电,在线圈周围形成磁场,如下面的电路图所示。

仅电容器

这种持续的充电和放电会导致电子交替运动或振荡电流。L 和 C 之间的能量交换产生连续的振荡

在理想电路中,没有损耗,振荡将无限期地持续下去。在实际的谐振电路中,线圈中会产生电阻辐射损耗,电容器中会产生介电损耗。这些损耗会导致阻尼振荡。

振荡频率

谐振电路产生的振荡频率由谐振电路的元件LC决定。振荡的实际频率是谐振电路的谐振频率(或自然频率),其公式为

$$f_r = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

电容器的电容

振荡频率 fo 与电容器电容的平方根成反比。因此,如果使用的电容器的值很大,则充电和放电时间周期也会很大。因此频率会更低。

从数学上讲,频率

$$f_o \propto 1\sqrt{C}$$

线圈的自感

振荡频率 fo 与线圈自感的平方根成正比。如果电感值较大,则电流变化的阻力较大,因此完成每个周期所需的时间将更长,这意味着时间周期将更长,频率将更低。

从数学上讲,频率,

$$f_o \propto 1\sqrt{L}$$

结合上述两个方程,

$$f_o \propto \frac{1}{\sqrt{LC}}$$

$$f_o = \frac{1}{2 \pi \sqrt{LC}}$$

上述方程虽然表示输出频率,但与谐振电路的固有频率谐振频率相匹配。