LC oscilátor základy

LC oscilátory jsou široce používány pro generování vysokofrekvenčních vln, proto se také nazývají jako RF oscilátory. Je možné vyrábět frekvence ve vyšším rozsahu (nad 500 MHz) s praktickými hodnotami induktorů a kondenzátorů.

Tyto typy oscilátorů se používají v RF generátory, vysokofrekvenční ohřev, rozhlasové a TELEVIZNÍ přijímače, atd. Tyto oscilátory používají obvod nádrže sestávající z prvků induktoru L a kondenzátoru C. Před diskusí o obvodu LC oscilátoru a jeho fungování, pojďme diskutovat o základním provozu obvodu LC nádrže.

Outline

LC Obvodu Nádrže

tank nebo oscilační obvod je paralelní forma induktor a kondenzátor prvky, které vytváří elektrické kmity libovolné frekvenci. Oba tyto prvky jsou schopny ukládat energii. Kdykoli existuje potenciální rozdíl napříč kondenzátorovými deskami, ukládá energii do svého elektrického pole.

podobně, kdykoli proud protéká induktorem, energie je uložena v jeho magnetickém poli. Níže uvedený obrázek ukazuje obvod nádrže, ve kterém jsou induktor L a kondenzátor C zapojeny paralelně.

LC nádrž obvod

práce LC nádrže obvodu

Pojďme pochopit pojem elektrických kmitů produkovaných tímto obvodem. Zvažte, že kondenzátor je zpočátku nabitý stejnosměrným zdrojem, který má polaritu horní desky kladnou a dolní desku zápornou, jak je znázorněno níže.

to znamená, že horní deska má nedostatek elektronů, zatímco spodní deska má přebytek elektronů. Proto existují potenciální rozdíly mezi těmito dvěma deskami.

Počáteční nabíjení kondenzátoru

  • pamatujte, že tento nabitý kondenzátor je připojen přes tlumivku přes spínač S, jak je znázorněno na obrázku. Když je spínač s uzavřen, konvenční proudový tok nebo elektrony se pohybují z desky a do B cívkou induktoru. Proto se energie uložená nebo síla elektrického pole v kondenzátoru snižuje.

Nabitý kondenzátor přes tlumivku

  • proud protékající cívkou indukuje EMF, který se staví proti elektrony proudit přes to. Tento proudový tok vytvořil magnetické pole kolem induktoru, čímž začal ukládat magnetickou energii. Když je kondenzátor zcela vybitý, proud nebo tok elektronů cívkou se stává nulou. V tomto okamžiku má magnetické pole maximální hodnotu a není zde žádné elektrické pole.

Kondenzátor vybíjí přes tlumivku

  • Jakmile se kondenzátor zcela vybije, magnetické pole kolem cívky začne hroutí a produkuje pult emf. Podle lenzův zákon, tento čítač emf produkuje proud, který začne nabíjet kondenzátor s opačnou polaritou tím, že deska horní deska negativní a spodní deska pozitivní, jak je znázorněno na obrázku níže.

Induktor pole hroutí

  • Kdy kondenzátor je plně nabitá, v opačném směru, celá magnetická energie je přeměněn zpět na elektrickou energii v kondenzátoru, tj. magnetické energie se zhroutila. V tomto okamžiku se kondenzátor začne vybíjet v opačném směru, jak je znázorněno na obrázku. Opět je kondenzátor zcela vybitý a tento proces bude pokračovat.

vybíjení Kondenzátoru v opačném směru

  • kontinuální nabíjení a vybíjení výsledky střídavý pohyb elektronů, což je nic, ale oscilační proud. Ale tyto oscilace kondenzátoru jsou tlumené, protože pokaždé, když přenos energie z L C a C L rozptyluje energii ve formě tepla v odpor cívky a propojovací kabely ve formě elektromagnetického záření. Tyto ztráty postupně snižují amplitudu oscilačního proudu až do jeho ukončení. Ty se nazývají jako exponenciálně rozpadající se oscilace nebo tlumené oscilace.

Exponenciálně Rozpadající Oscilace

Frekvence LC Oscilátor

Pojem Rezonance

Pokud obvod s kondenzátorem, induktor a rezistor je nadšený, že s konstantní napětí s časem různou frekvencí, pak reaktance obou cívka-rezistor RL a kondenzátor rezistor RC jsou také různé. Amplituda a frekvence výstupu se tedy mění ve srovnání se vstupním signálem.

induktivní reaktance je přímo úměrná frekvenci, zatímco kapacitní reaktance je nepřímo úměrná frekvenci. Proto je při nižších frekvencích kapacitní reaktance induktoru velmi nízká a působí jako zkrat, zatímco kapacitní reaktance je vysoká a působí jako otevřený obvod.

při vyšších frekvencích dojde k reverzi, tj. kapacitní reaktance působí jako zkrat, zatímco indukční reaktance působí jako otevřený obvod.

V určitém kombinace kondenzátor a induktor, tento obvod se stává rezonanční nebo laděný obvod, který má rezonanční frekvenci, při které oba induktivní reaktance a kapacitní reactances jsou totožné a zrušit s sebou.

Proto tam bude jen odpor je přítomen v obvodu bránit průtoku proudu a proto tam bude žádný fázový posun proudu před napětím pomocí rezonančního obvodu. Proud je ve fázi s napětím.

trvalé oscilace lze získat dodáním napájecí energie komponentám L A C. Proto LC oscilátory používají tento obvod nádrže k výrobě kmitů.

frekvence kmitů generovaných tímto obvodem nádrže zcela závisí na hodnotách kondenzátoru a induktoru a jejich rezonančním stavu. To může být vyjádřeno jako

XL = 2π f L

XC = 1/ (2π. f. C)

V rezonanci XL = XC,

2π f L = 1/ (2π. f. C)

f2 = 1/ ((2π)2 L C)

f = 1/ (2π √ (LC))

Základní Forma LC Obvod Oscilátoru

V tomto oscilátor, zesilovač a LC filtr sítě mohou být postaveny v několika způsoby. Tak, tyto oscilátory jsou přijít v různých formách, jako jsou Hartley oscilátory, Armstrong oscilátor, Colpitts oscilátory, Clapp oscilátory, atd. Než budeme diskutovat o všech těchto oscilátorů v dalších článcích, pojďme se naučit některé základní fungování LC oscilátor obvodu.

jak je uvedeno výše, LC oscilátor se skládá ze zesilovače a laděného LC obvodu jako zpětné vazby sítě. Pro obvod LC oscilátoru, stupeň zesilovače lze sestavit pomocí aktivních zařízení, jako je op-amp, bipolární tranzistor, nebo FET.

základní tvar oscilátoru je uvedeno níže s zesilovač zisk. A. zpětnovazební síť se skládá z impedancí Z1, Z2 a Z3, které mohou být buď kapacitní nebo indukční. Tato zpětnovazební síť je dodávána s výstupem zesilovače.

Základní LC Oscilátor Obvodu

obvod zesilovače poskytuje 180 ° fázový posun, zatímco další posun fáze o 180 stupňů je poskytována zpětná vazba v obvodu pro splnění podmínky oscilací. Zvažte ekvivalentní obvod LC oscilátoru, ve kterém Ro je výstupní odpor zesilovače a ZL je impedance zátěže připojená na výstupu zesilovače.

LC Oscilátor Ekvivalentní Obvod

obecně získat vyjádření zesilovač pro výše uvedený obvod se zátěží (AL) a bez ohledu zpětná vazba je dána tím,

AL = – ZL / (Ro + ZL)

záporné znaménko indikuje 180 fázový posuv zesilovače fázi.

Tím, že s ohledem na zpětnou vazbu, zpětnou vazbu sítě získat je dána tím,

β = Z1 / (Z1 + Z3)

Ale tato zpětná vazba síť musí zavést 180 odbočil fázový posun a pak

β = – Z1 / (Z1 + Z3)

K uspokojení Barkhausen podmínka oscilací, – Aß musí být roven 1, pak

β = – ZL, Z1 / (Ro + ZL) × (Z1 + Z3)

Toto je požadovaný zisk smyčky výraz.

Nyní, impedance zátěže ZL = Z2 (Z1 + Z3) / (Z1 + Z2 + Z3)

Řešení smyčky zisk výraz s ZL pak dostaneme

β = – Z1 Z2 / (Ro (Z1 + Z2 + Z3) + Z2 (Z1 + Z3))

Nahrazení Z1 = j X1, Z2 = j a X2 a Z3 = – j X3

β = X1 X2 / (jRo (X1 + X2 + X3) – X2 (X1 + X3))

K výrobě 180 fázový posun tím, že tato zpětná vazba sítě, imaginární část jmenovatel nesmí být nula, tj.,

(X1 + X2 + X3) = 0 to znamená, že –X2 = X1 + X3

Pak se rovnice stává,

β = X1 / (X1 + X3)

β = – (X1 / X2)

Ale Barkhausen stavu, je – Aß = 1. Pak

A (X1 / X2) = 1

To znamená, že X1 a X2 musí být buď induktivní, nebo kapacitní (podobný typ reaktance) a podmínka oscilací je získaná jako

= (X2 / X1)

Pro oscilátor Hartley oba X2 a X1 jsou induktory vzhledem k tomu, že pro Colpitts oscilátor oba jsou kondenzátory. A také-X3 = X1 + X2, tedy X3 je kondenzátor v Hartley oscilátoru a je induktor v Colpitts oscilátoru.

příklad

zjistěte hodnotu induktoru potřebnou s kondenzátorem 47 pF pro naladěnou frekvenci LC oscilátoru 22.7 MHz.
rezonanční frekvence LC oscilátoru je

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna.