原创 我对振荡电路的一些理解

2010-4-7 22:50 3768 6 7 分类: 模拟

我对振荡电路的一些理解


接触振荡电路已经有了几个月了,自觉对它的运作原理有了一些理性上的理解,在这里,我试图从理论上把振荡电路简要“解释”清楚。


首先,当给电路送上直流电时(即接通直流电源),就几乎可以立马在示波器上看到有标准的余弦波出现!直流“无缘无故”地瞬间“变换成”交流!是不是有点怪呢?要说明这个问题,我觉得还得跨学科阐明。由信号系统理论可以得出结论:突变的电流(类似冲击)包含有很宽的频谱分量(类似白噪声)。恰好,在给振荡电路上电一瞬间,晶体管电流是由零突然增加(注:这篇文章以晶体管振荡电路为例)。好了,至少从这一点出发,可以知道那个费解的余弦波的频率是从哪里来的了。


但是,不是说具有很宽的频谱分量吗?那这个“特定”的余弦波为什么刚好是这个频率呢?一般的振荡电路在晶体管的某一极有一个LC或者RC回路。那就是了,示波器上显现出的那个余弦波的频率就是由它确定的。


但又为什么是这样的呢?我思考了两、三个月才想明白(呵呵,我的反应比较慢),这又得从Fourier级数说起。接通电源那一瞬间,根据级数理论可知集电极电流可以分解为直流、基波和各次谐波分量。即:


ic=Ic0+Ic1*coswt+Ic2*cos2wt+...+Icn*cosnwt+...


在这些电流分量通过LC或者RC回路时,由电路分析理论中的谐振性质可以得知,只有频率等于谐振频率的成分才可以产生较大的输出电压,而其他频率成分不会或者只是产生很小的压降,因此只有该谐振频率产生较大压降,并通过反馈网络产生出较大的正反馈电压,反馈电压又加到放大器的输入端,进行放大、反馈,不断地循环下去,就出现了示波器显示屏上的那个漂亮的余弦波!


我再解释一下它最终是怎么达到平衡的。我们知道放大器进行小信号放大时必须工作在晶体管的线性放大区,但在振荡电路中,随着正反馈使得输入信号幅度的增加,放大器逐渐由放大区进入截止区或饱和区,进入非线性状态,此时环路增益将下降(晶体管饱和压降的缘故)。当环路增益等于1时,振荡器达到平衡状态,进行等幅值振荡。可以得出结论:振荡器的最终平衡是由放大器的非线性特性带来的。同时由于放大器的非线性,只要电路设计合理,振幅和相位的稳定一般很容易达到。


由上可知,振荡器电路只要接通直流电源就行了。从这个意义上来说,振荡器又是直流与交流的变换器!


后记:到了现在,我觉得自己还是缺乏对振荡电路的感性认识和把握,希望能早一天对它有一个比较自然的理解(现在理解的有点牵强)。


大家共同进步!

文章评论1条评论)

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用户377235 2015-4-13 09:51

博主写的不错,适合初学者。

用户380725 2013-9-25 10:04

有用

用户1477175 2010-4-13 10:36

有收获阿
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