文档介绍：无阻尼电磁震荡的产生
摘要:LC自激振荡器是最常见的电路之一,本文根据LC振荡器的原理来分析,先产生一个振荡电路,再经过一个晶体管放大级反馈一个无阻尼电磁振荡。并通过改变实验中各个元件搭建方式,来观察影响LC振荡电路无阻尼振荡的因素有哪些。
关键词:LC自激振荡器;放大;反馈;无阻尼
正文:一、LC振荡电路实验装置及原理
实验装置
插线板;470Ω、47kΩ电阻;10 kΩ可调电阻;47nF电容器;BC337晶体管;
47µF双极的电解电容;2kΩ4-mm插头耳机;400匝、1600匝线圈;
U-铁芯;轭;导线若干;多量程万用表;电源
实验原理
LC振荡电路的产生
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,图1是变压器反馈式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。
图1 变压器反馈式LC振荡电路
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。图2是利用muitisim软件模拟出来的变压器反馈式振荡电路,以及它产生的正弦波信号图3。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。
图2
图3
(2)电路原理
振荡回路在实验中常常备用来证明一个经过一个振荡回路阻尼减小的原理。这个系统包括一个放大器和一个反馈电路,如果放大率足够大去补偿在反馈电路中振幅的损耗,那么能引起特有频率,并且反馈电压放大电压在期望频率上是同相的。这个装置的必要条件是著名的自激巴克豪森效应预处理,在实验中可以被电路执行。反馈因素,也就是这个比率取决于振荡线圈比反馈线圈的值是1:4。因此,电压放大4倍是足够完成振幅预处理的。
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。
(3)自激振荡
放大电路再无输入信号的情况下,就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。
开关合在“2”时,,去掉ui 仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。
相位条件意味着振荡电路必须是正反馈;
幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡,还必须有足够的反馈量(可以通过调整放大倍数A或反馈系数F达到)
实验的搭建及过程
两个线圈穿过U型铁芯,放置