LC振荡器基础知识

LC振荡器被广泛用于产生高频波，因此它们也称为RF振荡器。可以通过电感器和电容器的实际值在较高范围（高于500 MHz）下产生频率。

这些类型的振荡器用于RF发电机，高频加热，无线电和电视接收器等。这些振荡器使用由电感器L和电容器C元件组成的储罐电路。在讨论LC振荡器电路及其工作之前，让我们讨论LC坦克电路的基本操作。

LC坦克电路

储罐或振荡电路是电感器和电容器元件的平行形式，它会产生任何所需频率的电振荡。这两个元素都能存储能量。每当电源板上存在电位差时，它就会将能量存储在其中电场。

同样，每当电流彻底流动电感器时，能量就会存储在其磁场中。下图显示了一个储罐电路，其中电感器L和电容器C并行连接。

LC坦克电路的工作

让我们了解该电路产生的电振荡的概念。考虑到电容器最初充满了DC源，其极性上板正正和下板负，如下所示。

这表示上板具有电子缺乏的，而下板的电子过量。因此，这两个板之间存在潜在的差异。

• 考虑到该带电电容器通过开关S跨电感器连接，如图所示。当开关S关闭时，传统的电流或电子通过电感器线圈从板A到B移动。因此，电容器中电场的能量或强度降低。

• 流经电感器的电流诱导EMF，使电子流过它。该电流流在电感器周围设置了一个磁场，从而开始存储磁能。当电容器完全放电时，电流或电子流通过线圈的流动变为零。目前，磁场具有最大值，并且没有电场。

• 电容器完全放电后，电感器周围的磁场开始崩溃并产生计数器EMF。根据LENZ定律，该计数器EMF产生的电流开始以相反的极性为电容器充电，如下图所示，将板上板负数和下板阳性呈阳性。

• 当电容器朝相反的方向充满电时，整个磁能被转换回电容器中的电能，即，磁能折叠。在此瞬间，电容器开始沿相反方向排出，如图所示。电容器再次完全放电，并且将继续进行此过程。

• 这种连续的充电和放电过程导致电子的交替运动，这仅仅是振荡电流。但是，这些电容器的这些振荡会受到抑制，因为每次将能量从L到C和C转移到L中，以电磁辐射的形式的线圈和连接电线中的热量以热的形式耗散能量。这些损失会逐渐降低振荡电流的幅度，直到停止。这些被称为指数衰减的振荡或阻尼振荡。

LC振荡器的频率

共鸣的概念

如果带有电容器，电感器和电阻器的电路以恒定电压随时间变化的频率激发，则电感器驱动器RL和电容器抗压器驱动器RC的电抗也会有所不同。因此，与输入信号相比，输出的幅度和频率变化。

电感电抗性与频率成正比，而电容电抗与频率成反比。因此，在较低的频率下，电感器的电容电抗性非常低，并且作用为短回路，而电容式电抗性很高，并且起作用。

在较高的频率下，反向会发生，即电容电抗的作用为短回路，而电感电抗充当开路。

在电容器和电感器的特定组合下，该电路变成谐振或调谐电路，具有共振频率，在该电路频率下，电感电抗和电容式电抗均相同并相互取消。

因此，电路中只有电阻可以反对电流流动，因此使用谐振电路将不会从电压中出现相移电流。电流与电压相相。

可以通过为L和C组件提供供应能来获得持续的振荡。因此，LC振荡器使用该储罐电路产生振荡。

该储罐电路产生的振荡频率完全取决于电容器和电感器的值及其共振条件。它可以表示为

xl =2πfl

xc = 1/（2πfc）

在共振，xl = xc

2πfl = 1/（2πfc）

F2 = 1/（（2π）2 L C）

F = 1/（2π√（LC））

LC振荡器电路的基本形式

在此振荡器中，可以通过多种方式构建放大器和LC滤波器网络。因此，这些振荡器以不同的形式出现，例如Hartley振荡器，Armstrong振荡器，Colpitts振荡器，CLAPP振荡器等。在我们讨论其他文章中所有这些振荡器之前，让我们学习LC振荡器电路的一些基本工作。

如上所述，LC振荡器由放大器和调整LC电路作为反馈网络组成。对于LC振荡器电路，可以通过使用Op-Amp，双极连接晶体管或FET等活性设备来构建放大器阶段。

振荡器的基本形式如下所示，放大器增益A。反馈网络由阻抗Z1，Z2和Z3组成，可以是电容或电感。此反馈网络由放大器的输出提供。

这放大器电路提供180度相移，而反馈电路则提供180度的额外相移以满足振荡状况。考虑LC振荡器的等效电路，其中RO是放大器的输出电阻，而ZL是在放大器输出处连接的载荷阻抗。

上述电路（Al）和不考虑反馈的一般增益表达的一般增益表达

al = - zl /（ro + zl）

负符号表示放大器阶段的180相移。

通过考虑反馈，反馈网络增益由

β= Z1 /（Z1 + Z3）

但是此反馈网络必须引入180离题相移，然后

β= - Z1 /（Z1 + Z3）

为了满足振荡的Barkhausen条件，–Aβ必须等于1，然后

aβ= - Zl Z1 /（RO + Zl）×（Z1 + Z3）

这是所需的循环增益表达式。

现在，负载阻抗zl = z2（z1 + z3） /（z1 + z2 + z3）

用ZL求解循环增益表达式，然后我们得到

Aβ= - Z1 Z2 /（RO（Z1 + Z2 + Z3） + Z2（Z1 + Z3））

替换z1 = j x1，z2 = j x2和z3 = j x3

aβ= a x1 x2 /（jro（x1 + x2 + x3） - x2（x1 + x3））

为了通过此反馈网络产生180相移，分母的假想部分必须为零，即

（x1 + x2 + x3）= 0这意味着–x2 = x1 + x3

然后等式变为

aβ= a x1 /（x1 + x3）

aβ= - a（x1 / x2）

但是Barkhausen的条件为 - Aβ= 1。

a（x1 / x2）= 1

这意味着X1和X2必须是电感或电容性的（类似的电抗类型），并且振荡条件被作为

a =（x2 / x1）

对于Hartley振荡器而言，X2和X1都是电感器，而对于Colpitts来说，振荡器都是电容器。以及–x3 = x1 + x2，因此X3是Hartley振荡器中的电容器，是Colpitts振荡器中的电感器。

例子

找出47 PF的电容器所需的电感值，用于调谐的LC振荡器频率为22.7 MHz。
LC振荡器的共振频率是

F²= 1/（（2π√（LC））²

l = 1/（4π²F²C）

l = 1/（4π²（22.7×106）²×47×10^-12）
L = 1.04micro Henry