谐振电路的原理和作用

电路谐振简介

circuit,resonance in

        含有电感线圈和电容器的无源(指不含独立电源)线性时不变电路在某个特定频率的外加电源作用下,对外呈纯电阻性质的现象。这一特定频率即为该电路的谐振频率。以谐振为主要工作状态的电路称谐振电路。无线电设备都用揩振电路完成调谐、滤波等功能。电力系统则需防止谐振以免引起过电流、过电压。
        电路中的谐振有线性谐振、非线性谐振和参量谐振。前者是发生在线性时不变无源电路中的谐振,以串联谐振电路中的谐振为典型。非线性谐振发生在含有非线性元件电路内。由铁心线圈和线性电容器串联(或并联)而成的电路(习称铁磁谐振电路 )就能发生非线性谐振 。在正弦激励作用下,电路内会出现基波谐振、高次谐波谐振、分谐波谐振以及电流(或电压)的振幅和相位跳变的现象。这些现象统称铁磁谐振。参量谐振是发生在含时变元件电路内的谐振。一个凸极同步发电机带有容性负载的电路内就可能发生参量谐振。
       串联谐振电路  用线性时不变的电感线圈和电容器串联成的谐振电路。这种电路产生的谐振称串联谐振,又称电压谐振。当外加电压的频率ω 等于电路的谐振频率ω0时,除改变ω可使电路谐振外,调整LC的值也能使电路谐振。谐振时电路内的能量过程是在电感和电容之间出现周期性的等量能量交换。以品质因数Q值表示电路的性能,Q值越大,谐振曲线越尖窄 ,则电路的选择性越好。考虑信号源的内阻时,Q值要下降 ,因此,串联谐振电路不宜与高内阻信号源一起作用

并联谐振电路  用线性时不变电感线圈和电容器并联组成的谐振电路。其中的谐振并联谐振,又称电流谐振。以Q表示电路的性能,电路内的能量过程与串联谐振电路类似。信号源内阻会降低Q 值,且内阻越小,品质因数值越小 ,所以并联谐振电路不宜与低内阻信号源一起使用。

式中R为电阻,L为电感,C为电容,ω为非谐振频率,ω0为谐振频率。电路内的能量过程与串联谐振电路类似。信号源内阻会降低Q 值,且内阻越小,品质因数值越小 ,所以并联谐振电路不宜与低内阻信号源一起使

原理:

主要是指电感、电容并联谐振组成的LC振荡器。 
因为LC回路有选频特性。理由:回路的等效阻抗Z=(-J/ωC)//(R+JωL),可知,阻抗Z与信号频率有关。不同频率的信号电流(同等大小的电流)在通过回路时,产生的电压是不同的。只有一个频率的信号电流产生的电压最大,就是当信号角频率ω=ω0=1/√LC时。此时回路阻抗最大,叫做并联谐振。

 

作用:

RCL串联电路中的感抗与容抗有相互抵消的作用,即ωL-1/ωC=0,此时串联电路中的电抗为0,电流和电压同相位,称谓串联谐振
RLC并联电路中的感抗与容抗有相互抵消的作用,即1/ωL-ωC=0,此时并联电路中的电抗为0,电流和电压同相位,称谓并联谐振
串联谐振的电流有效值达到最大,并联谐振的电压有效值达到最大,
串联谐振的L和C两端可能出现高电压,并联谐振L和C两端肯能出现过电流
串联谐振电抗电压为0,并联谐振电抗电流为0

<think>嗯,用户这次想了解发射极调谐式LC振荡电路的原理设计。从ta的提问方式看,应该是电子工程相关专业的学生或工程师,需要深入的技术细节而非基础概念。之前系统给出的参考是关于电容三点式振荡器的描述,但用户明确指向了"发射极调谐式"这个特定结构,说明ta有明确的实验或设计需求。发射极调谐式电路属于共基极振荡器变种,核心特征是谐振回路接在发射极端。需要重点解释三个技术关键点:一是共基极组态的高频优势(比参考内容提到的共发射极电路更适合高频场景),二是发射极接入谐振回路带来的阻抗匹配特性,三是相位平衡条件如何满足。用户提到"设计",所以应该补充参数计算公式元件选型要点。注意到参考内容图号不统一(图a/图3),直接采用通用描述避免混淆。振荡频率公式要特别标注与电容三点式的区别——发射极调谐式通常使用单一电感,因此频率公式更简洁。稳定性分析可以对比参考内容提到的"频率稳定度较高"特性,强调发射极调谐式因基极接地带来的优势。用户没有要求数学深度,但作为核心原理必须包含关键公式。将振荡频率$f_0=1/(2\pi\sqrt{LC})$起振条件$g_m>g_L+G_i$用独立公式呈现,其他行内公式如容抗$1/(\omegaC)$保持行内格式。电路拓扑图用文本示意图展示关键路径:基极接地→发射极谐振→集电极输出,这样既避免图片依赖又明确信号流向。最后生成的问题要引导用户深入高频电路设计:频率稳定机制涉及温度补偿,输出波形优化需要谐波分析,这些都是实际工程中的痛点。特别加入"与电容三点式对比"的问题,因为参考内容多次提及该结构,用户可能正在做方案选型。</think>以下是关于**发射极调谐式LC振荡电路**的原理与设计详解,结合电路结构、工作条件设计要点逐步说明: --- ### **一、电路结构与原理** #### 1. **核心拓扑** - **关键元件**:晶体管(共基极配置)、电感 \(L\)、电容 \(C\) 组成的并联谐振回路(接在发射极)。 - **典型结构**: - **基极**:通过电容 \(C_b\) 交流接地,构成共基极放大器。 - **发射极**:接入 \(LC\) 谐振回路作为选频网络。 - **集电极**:输出信号,通常通过变压器或电容耦合反馈至输入端。 - **相位平衡条件**: 共基极放大器的输出电压与输入电压**同相**(相位差为 \(0^\circ\))。反馈网络需提供 \(0^\circ\) 相移,通过 \(LC\) 回路在谐振频率 \(f_0\) 处满足该条件。 #### 2. **振荡条件** 需同时满足: 1. **幅度条件**:环路增益 \( |A_v \beta| \geq 1 \) (\(A_v\):放大器增益,\(\beta\):反馈系数) 2. **相位条件**:总相移 \(\phi = 2n\pi\)(\(n\) 为整数) --- ### **二、工作过程分析** 1. **起振**: 通电瞬间,晶体管噪声经放大器放大,由 \(LC\) 回路选出谐振频率 \(f_0\) 分量。 2. **正反馈路径**: 集电极输出信号 → 耦合元件(如变压器次级) → 反馈至发射极回路 → 谐振回路强化 \(f_0\) 信号 → 循环放大。 3. **稳幅**: 振幅增大导致晶体管进入非线性区,增益 \(A_v\) 自动下降,最终稳定在 \( |A_v \beta| = 1 \)。 --- ### **三、振荡频率计算** 谐振频率由 \(LC\) 回路决定: $$ f_0 = \frac{1}{2\pi \sqrt{LC}} $$ 其中 \(C\) 为总电容(含电路杂散电容)。 --- ### **四、设计要点** #### 1. **晶体管选型** - 选择特征频率 \(f_T \gg f_0\)(通常 \(f_T > 3f_0\))的高频晶体管。 - 共基极组态适合高频(参考[^1]中提到的共基极优势)。 #### 2. \(LC\) **回路参数设计** - **电感 \(L\)**: 选用高频磁芯电感,\(Q\) 值 > 50 以减小损耗。 - **电容 \(C\)**: 需满足 \(C = \frac{1}{(2\pi f_0)^2 L}\),并选用温度稳定性高的陶瓷或云母电容。 #### 3. **反馈网络设计** - **耦合方式**: 常用变压器耦合或电容分压反馈(如图): ```plaintext +Vcc │ ● (集电极) │ ┌───┐ │ L1│ (变压器初级) └─┬─┘ ●───────○ (输出) ┌─┴─┐ │ L2│ (次级反馈) └─┬─┘ ┌─┴─┐ │ C │ └─┬─┘ ● (发射极) ┌─┴─┐ │Re │ (偏置电阻) └─┬─┘ GND ``` **反馈系数** \(\beta = \frac{L2}{L1}\)(变压器匝数比),需调整 \(L2\) 使 \(|A_v \beta| > 1\)。 #### 4. **偏置电路** - **发射极电阻 \(R_e\)**:提供直流负反馈稳定工作点。 - **基极分压电阻 \(R_1, R_2\)**:设置静态电流 \(I_c\)(典型值 1~5mA)。 --- ### **五、优缺点** - **优点**: - 频率稳定性高(共基极组态输入阻抗低,减小回路负载效应)[^1] - 适合高频振荡(可达百兆赫兹)。 - **缺点**: - 频率调节范围窄(依赖固定 \(LC\) 参数)。 --- ### **六、应用场景** 1. 固定频率振荡源(如通信设备本振)。 2. 高频信号发生器。 3. 无线发射机载波生成。 ---
评论 3
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值