LC振荡器的基本知识

LC振荡器广泛用于产生高频波，因此这些也称为RF振荡器。可以利用电感器和电容器的实际值在较高范围（高于500MHz）的频率下产生频率。

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元件组成的罐电路。在讨论LC振荡器电路及其工作之前，让我们讨论LC罐电路的基本操作。

LC罐电路

槽或振荡电路是电感和电容元件的平行形式，它产生任何所需频率的电振荡。这两种元素都能储存能量。当电位差存在于电容器板上时，它就在电场中储存能量。

同样，当电流流过电感器时，能量就储存在电感器的磁场中。下图显示了一个槽电路，其中感应器L和电容C并联连接。

LC水箱电路的工作原理

让我们了解该电路产生的电振荡的概念。考虑到电容器最初用DC源充电，该DC源具有极性上板正极和下板负极，如下所示。

这表示上极板有电子不足，而下极板有电子过剩。因此，这两个板块之间存在电位差。

• 考虑到该充电电容通过开关S连接在电感器上，如图所示。当开关S关闭时，传统的电流流或电子通过电感线圈从板A到B移动。因此，电容器中电场的能量存储或强度降低。

• 流过电感器的电流产生一个电动势，该电动势反对流过它的电子。电流在电感器周围形成磁场，从而开始储存磁能。当电容器完全放电时，流过线圈的电流或电子流变成零。此时磁场达到最大值，不存在电场。

• 一旦电容器完全放电，电感器周围的磁场开始崩溃并产生计数器EMF。根据Lenz的定律，该计数器EMF通过制造板上板负极和下板正为下图，产生电流，该电流通过制造板上板负极和下板，该电流开始为极性的电容器充电。如下图所示。

• 当电容器沿相反方向充分充电时，整个磁能被转换回电容器中的电能，即，磁性折叠。在此瞬间，电容器在相反的方向上开始放电，如图所示。电容器再次出院，将继续该过程。

• 这种持续的充放电过程导致电子的交替运动，这只不过是一种振荡电流。但是这些电容的振荡被抑制了，因为每次能量从L转移到C和C转移到L的时候，能量以热的形式在线圈的电阻和连接线中以电磁辐射的形式耗散。这些损耗使振荡电流的振幅逐渐减小，直到停止。这些被称为指数衰减振荡或阻尼振荡。

LC振荡器频率

共振的概念

当电路中包含电容、电感和电阻时，采用时变频率恒电压激励，则电感电阻RL和电容电阻RC的电抗也会发生变化。因此，与输入信号相比，输出信号的幅值和频率是不同的。

电感电抗与频率成正比，而容性电抗与频率成反比。因此，在较低的频率下，感应器的容抗很低，起到短路的作用，而容抗很高，起到开路的作用。

在较高的频率下，会发生相反的情况，即容性电抗作为短路，而感性电抗作为开路。

当电容和电感组合在一起时，这个电路就变成谐振或调谐电路，谐振频率下，电感电抗和电容电抗是相同的，并相互抵消。

因此，只有电阻存在于电路中，以反对电流的流动，因此将没有相移电流电压使用谐振电路。电流与电压相一致。

通过向L和C元件提供能量，可以得到持续的振动。因此，LC振荡器使用这种槽电路来产生振荡。

由该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谐振条件。它可以表达为

xl =2πf l

x = 1/ (2π f C)

共振时，XL = XC

2πfl = 1 /（2πf c）

F2 = 1 /（（2π）2 L C）

f = 1 /（2π√（LC））

LC振荡电路的基本形式

在该振荡器中，放大器和LC滤波器网络可以以多种方式构造。因此，这些振荡器具有不同的形式，如Hartley振荡器，Armstrong振荡器，Colpitts振荡器，Clapp振荡器等。在我们在进一步的文章中讨论所有这些振荡器之前，让我们了解LC振荡器电路的一些基本工作。

如前所述，LC振荡器由一个放大器和调谐LC电路组成作为反馈网络。对于LC振荡器电路，放大器级可以通过使用有源器件如运放、双极结晶体管或FET来构建。

振荡器的基本形式如下图所示的放大器增益A.反馈网络由阻抗Z1，Z2和Z3组成，其可以是电容或电感。该反馈网络配有放大器的输出。

放大器电路提供180度相移，而通过反馈电路提供180度的附加相移，以满足振荡的条件。考虑LC振荡器的等效电路，其中RO是放大器的输出电阻，ZL是在放大器输出时连接的负载阻抗。

上述带负载(AL)电路不考虑反馈时放大器的一般增益表达式由

Al = - ZL /（RO + ZL）

负号表示放大器级的180相移。

通过考虑反馈，提供反馈网络增益

β = z1 / (z1 + z3)

但是这个反馈网络必须引入180个偏频相移然后

β= - Z1 /（Z1 + Z3）

为了满足振荡的Barkhausen条件， - Aβ必须等于1，然后

A β = - A ZL Z1 / (Ro + ZL) × (Z1 + Z3)

这是所需的循环增益表达式。

此时，负载阻抗ZL = Z2 (Z1 + Z3) / (Z1 + Z2 + Z3)

用ZL求解环路增益表达式，得到

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

代入Z1 = j X1 Z2 = j X2 Z3 = j X3

β= x1 x2 /（x1 + x2 + x3） - x2（x1 + x3））

为了通过这个反馈网络产生180相移，分母的虚部必须为零，即:

（x1 + x2 + x3）= 0这意味着-x2 = x1 + x3

那么等式变成了

β= x1 /（x1 + x3）

A (x1 / x2) = - A (x1 / x2)

但巴克豪森病情是 - Aβ= 1.然后

a（x1 / x2）= 1

这意味着X1和X2必须是电感或电容（类似类型的电容类型），并且获得振荡的条件

A = (x2 / x1)

对于哈特利振荡器X2和X1都是电感，而对于科尔皮茨振荡器都是电容。同时-X3 = X1 + X2，因此X3是Hartley振荡器中的电容，是Colpitts振荡器中的电感。

例子

找出47 PF的电容器所需的电感器值，用于调谐LC振荡器频率为22.7 MHz。
LC振荡器的谐振频率为

F²= 1/ (2π√(lc))²

L = 1/ (4π²F²C）

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