振蕩器是以精確頻率產(chǎn)生連續(xù)周期波形的電子電路

振蕩器轉(zhuǎn)換直流輸入（電源電壓） ）交流輸出（波形），可以有各種不同的波形和頻率，可以是復(fù)雜的，也可以是簡單的正弦波，具體取決于應(yīng)用。

振蕩器也用于許多測試設(shè)備產(chǎn)生正弦波正弦波，方波，鋸齒波或三角波形或只是一系列可變或恒定寬度的脈沖。LC振蕩器通常用于射頻電路，因?yàn)樗鼈兙哂辛己玫南辔辉肼曁匦院鸵子趯?shí)現(xiàn)。

振蕩器基本上是一個(gè)放大器“正反饋”或再生反饋（同相）和電子電路設(shè)計(jì)中的許多問題之一是阻止放大器振蕩，同時(shí)試圖使振蕩器振蕩。

振蕩器工作是因?yàn)樗鼈兛朔藫p耗通過以所需頻率將DC能量施加到該諧振器電路中，它們的反饋諧振器電路或者以電容器，電感器或兩者的形式存在于同一電路中。換句話說，振蕩器是一種放大器，它使用正反饋產(chǎn)生輸出頻率而不使用輸入信號。

因此，振蕩器是自持電路，以精確的頻率產(chǎn)生周期性輸出波形，對于任何電子電路作為振蕩器工作，它必須具有以下三個(gè)特征。

某種形式的放大

正反饋（再生）

頻率確定反饋網(wǎng)絡(luò)

振蕩器具有帶開環(huán)的小信號反饋放大器對于振蕩開始，增益等于或略大于1，但是為了繼續(xù)振蕩，平均環(huán)路增益必須返回到1。除了這些無功元件外，還需要一個(gè)放大器件，如運(yùn)算放大器或雙極晶體管。

與放大器不同，不需要外部交流輸入使振蕩器工作，因?yàn)橹绷麟娫茨芰渴怯烧袷幤鬓D(zhuǎn)換為所需頻率的交流能量。

基本振蕩器反饋電路

其中：β是反饋分?jǐn)?shù)。

振蕩器增益無反饋

具有反饋的振蕩器增益

振蕩器是產(chǎn)生連續(xù)電壓輸出波形的電路在所需頻率下，電感器，電容器或電阻器的值形成頻率選擇LC諧振回路和反饋網(wǎng)絡(luò)。該反饋網(wǎng)絡(luò)是一個(gè)衰減網(wǎng)絡(luò)，其增益小于1（β<1 ），當(dāng)Aβ> 1 時(shí)會(huì)開始振蕩，返回到1（Aβ一旦振蕩開始，則= 1 。

使用調(diào)諧或諧振電感/電容（LC）電路控制LC振蕩器頻率，產(chǎn)生的輸出頻率稱為振蕩頻率。通過使振蕩器反饋一個(gè)反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)，反饋的相位角將隨頻率而變化，這稱為相移。

基本上有振蕩器

1。正弦振蕩器 - 這些被稱為諧波振蕩器，通常是“LC調(diào)諧反饋”或“RC調(diào)諧反饋”型振蕩器，可產(chǎn)生幅度恒定的純正弦波形和頻率。

2。非正弦振蕩器 - 這些被稱為弛豫振蕩器并產(chǎn)生復(fù)雜的非正弦波形，從一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)到另一個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)變化很快，如“方波”，“三角形” -wave“或”Sawtoothed-wave“型波形。

振蕩器共振

當(dāng)一個(gè)恒定電壓但頻率變化的電壓施加到由電感器組成的電路時(shí)，電容器和電阻器電容器/電阻器和電感器/電阻器電路的電抗是由于所用元件的電抗而與輸入信號相比改變輸出信號的幅度和相位。

在高頻時(shí)，電容器的電抗非常低，起到短路的作用，而電感器的電抗作為開路則很高。在低頻時(shí)反之亦然，電容器的電抗充當(dāng)開路，電感器的電抗充當(dāng)短路。

在這兩個(gè)極端之間，電感和電容的組合產(chǎn)生了具有諧振頻率，（?r）的“調(diào)諧”或“諧振”電路，其中電容和電感電抗相等并相互抵消，僅留下電阻電路反對電流。這意味著沒有相移，因?yàn)殡娏髋c電壓同相。考慮下面的電路。

基本LC振蕩器儲能電路

電路由以下部分組成：感應(yīng)線圈， L 和電容， C 。電容器以靜電場的形式存儲能量并且在其板上產(chǎn)生電勢（靜態(tài)電壓），而電感線圈以電磁場的形式存儲其能量。將開關(guān)置于 A 位置，電容器充電至直流電源電壓 V 。當(dāng)電容器充滿電時(shí)，開關(guān)變?yōu)槲恢?B 。

現(xiàn)在，充電電容器并聯(lián)連接在感應(yīng)線圈上，因此電容器開始通過線圈自行放電。當(dāng)通過線圈的電流開始上升時(shí)， C 上的電壓開始下降。

該上升電流在線圈周圍建立電磁場，抵抗這種電流。當(dāng)電容器 C 完全放電時(shí)，原先存儲在電容器中的能量 C 作為靜電場現(xiàn)在存儲在感應(yīng)線圈中， L 作為線圈繞組周圍的電磁場。

由于電路中沒有外部電壓來維持線圈內(nèi)的電流，因此隨著電磁場開始崩潰，電路開始下降。在線圈中感應(yīng)出反電動(dòng)勢（ e = -Ldi / dt ），保持電流沿原始方向流動(dòng)。

此電流充電電容， C 與原始電荷極性相反。 C 繼續(xù)充電，直到電流減小到零并且線圈的電磁場完全崩潰。

最初通過開關(guān)引入電路的能量已經(jīng)返回雖然它現(xiàn)在具有相反的極性，但電容器上再次具有靜電電壓電位。電容器現(xiàn)在開始通過線圈再次放電，并重復(fù)整個(gè)過程。當(dāng)電能在電容器和電感器之間來回傳遞時(shí)，電壓的極性發(fā)生變化，產(chǎn)生AC型正弦電壓和電流波形。

這個(gè)過程構(gòu)成了LC振蕩器儲能電路的基礎(chǔ)，理論上這種來回的循環(huán)將無限期地持續(xù)下去。然而，事情并不完美，每次能量從電容器傳輸， C 到電感器， L 并從 L 返回到 C 發(fā)生一些能量損失，隨著時(shí)間的推移將振蕩衰減到零。

如果不是電路內(nèi)的能量損失，那么在電容器之間來回傳遞能量的振蕩動(dòng)作 C 到電感器 L 將無限期地繼續(xù)。電感器線圈的直流或?qū)嶋H電阻，電容器的電介質(zhì)以及電路的輻射中的電能都會(huì)丟失，因此振蕩會(huì)逐漸減小，直到它們完全消失并且過程停止。

然后在實(shí)際的 LC 電路中，振蕩電壓的幅度在振蕩的每個(gè)半周期減小，并最終消失為零。然后，振蕩被稱為“阻尼”，阻尼量由電路的質(zhì)量或Q因子決定。

阻尼振蕩

振蕩電壓的頻率取決于 LC 儲能電路中的電感和電容值。我們現(xiàn)在知道，為了在諧振電路中發(fā)生諧振，必須有一個(gè)頻率點(diǎn)是 X C 的值，電容電抗與 X L 的值相同，感應(yīng)電抗（ X L = X C ）并因此相互抵消，只留下電路中的直流電阻以抵抗電流的流動(dòng)。

如果我們現(xiàn)在將電感的感抗電阻曲線放在上面對于電容器的容抗電阻曲線，使兩條曲線在同一頻率軸上，交點(diǎn)將給出諧振頻率點(diǎn)，（? r 或ωr）如下所示。

共振頻率

其中：? r 以赫茲為單位， L 位于Henries中， C 以法拉為單位。

然后發(fā)生這種情況的頻率如下：

然后通過簡化上面的等式，我們得到了調(diào)諧中諧振頻率，? r 的最終等式 LC 電路如下：

LC振蕩器的諧振頻率

其中：

L 是亨利的電感

C 是法拉的電容

? r 是以赫茲為單位的輸出頻率

此等式表示如果 L 或 C 減少，頻率增加。此輸出頻率通常以（? r ）的縮寫形式將其標(biāo)識為“共振頻率”。

保持振蕩進(jìn)入在 LC 儲能電路中，我們必須更換每次振蕩中的所有能量損失，并將這些振蕩的幅度保持在恒定水平。因此，替換的能量必須等于每個(gè)循環(huán)期間的能量損失。

如果更換的能量太大，振幅將增加，直到電源軌發(fā)生削波。或者，如果替換的能量太小，則振幅最終將隨時(shí)間減小到零并且振蕩將停止。

更換這種損失能量的最簡單方法是從 LC 槽路中獲取部分輸出，將其放大，然后再將其反饋回 LC 電路。使用運(yùn)算放大器，F(xiàn)ET或雙極晶體管作為其有源器件的電壓放大器可以實(shí)現(xiàn)該過程。但是，如果反饋放大器的環(huán)路增益太小，所需的振蕩衰減到零，如果太大，則波形會(huì)變形。

產(chǎn)生恒定振蕩，能量水平必須準(zhǔn)確控制反饋到 LC 網(wǎng)絡(luò)。當(dāng)幅度試圖從參考電壓向上或向下變化時(shí)，必須有某種形式的自動(dòng)幅度或增益控制。

為了保持穩(wěn)定的振蕩，電路的總增益必須等于1或團(tuán)結(jié)。任何更少的振蕩將不會(huì)開始或消失為零，振蕩將會(huì)發(fā)生，但振幅將被供電軌限制，從而導(dǎo)致失真。考慮下面的電路。

基本晶體管LC振蕩器電路

雙極晶體管是用作LC振蕩器放大器，調(diào)諧 LC 槽路電路用作集電極負(fù)載。另一個(gè)線圈 L2 連接在晶體管的基極和發(fā)射極之間，其電磁場與線圈 L 的電磁場“相互”耦合。

“在兩個(gè)電路之間存在互感，并且在一個(gè)線圈電路中流動(dòng)的變化電流通過電磁感應(yīng)在另一個(gè)線圈電路中感應(yīng)出電位電壓（變壓器效應(yīng)），從而在調(diào)諧電路中發(fā)生振蕩，電磁能量從線圈傳輸 L 到線圈 L2 ，并且在晶體管的基極和發(fā)射極之間施加與調(diào)諧電路中頻率相同的電壓。通過這種方式，必要的自動(dòng)反饋電壓被施加到放大晶體管。

通過改變兩個(gè)線圈 L 和 L2 。當(dāng)電路振蕩時(shí)，其阻抗是電阻性的，集電極和基極電壓是180° o 異相。為了保持振蕩（稱為頻率穩(wěn)定性），施加到調(diào)諧電路的電壓必須與調(diào)諧電路中發(fā)生的振蕩“同相”。

因此，我們必須引入額外的180 o 相移到收集器和基座之間的反饋路徑。這是通過將 L2 的線圈繞相對于線圈 L 的正確方向纏繞來實(shí)現(xiàn)的，為振蕩器電路提供正確的幅度和相位關(guān)系或者通過在放大器的輸出和輸入之間連接相移網(wǎng)絡(luò)。

LC振蕩器因此是“正弦振蕩器”或“諧波振蕩器”，因?yàn)樗嗨追Q。 LC振蕩器可以產(chǎn)生高頻正弦波，用于射頻（RF）型應(yīng)用，晶體管放大器是雙極晶體管或FET。

諧波振蕩器有許多不同的形式，因?yàn)橛性S多不同的方式構(gòu)建LC濾波器網(wǎng)絡(luò)和放大器，最常見的是Hartley LC振蕩器，Colpitts LC振蕩器，Armstrong振蕩器和Clapp振蕩器僅舉幾例。

LC振蕩器示例No1

200mH的電感和10pF的電容并聯(lián)連接在一起，形成LC振蕩振蕩電路。計(jì)算振蕩頻率。

然后我們可以從上面的例子中看出，通過減少任一值電容 C 或電感 L 會(huì)產(chǎn)生增加LC振蕩電路振蕩頻率的效果。

LC振蕩器概述

LC振蕩器諧振回路所需的基本條件如下：

為了存在振蕩，振蕩器電路必須包含一個(gè)“電感”，（ L ）或“電容器”的無功（頻率相關(guān)）分量，（ C

在簡單的電感電容LC電路中，由于元件和電路的損耗，振蕩會(huì)隨著時(shí)間的推移而衰減。

需要電壓放大來克服這些電路損耗并提供正增益。

放大器的總增益必須大于1，單位。 / li>

通過將一些輸出電壓反饋到具有正確幅度和同相的調(diào)諧電路（0 o ），可以保持振蕩。

振蕩只有在反饋為“正”時(shí)才會(huì)發(fā)生（sel f-regeneration）。

電路的整體相移必須為零或360 o ，以便反饋網(wǎng)絡(luò)的輸出信號為“in相位“輸入信號。

在下一個(gè)關(guān)于振蕩器的教程中，我們將研究一種最常見的LC振蕩器電路的操作，該電路使用兩個(gè)電感線圈形成一個(gè)中心抽頭諧振回路中的電感。這種類型的LC振蕩器電路通常稱為Hartley振蕩器。