振荡电路的振荡条件的实例分析

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【摘 要】对振荡电路的起振条件、相位平衡条件和振幅平衡条件,通过举现实生活中的实例来作形象分析。

【关键词】振荡 平衡 实例分析

【中图分类号】G633.7 【文献标识码】A 【文章编号】1006-9682(2010)05-0161-01

一、振荡电路

振荡电路[1]是指能连续地发生振幅一定、频率一定的信号的电路。通常由放大电路、选频网络和正反馈网络组成。

二、正弦振荡电路的振荡条件

一个振荡电路要实现振荡,要具备以下两个振荡条件:起振条件和平衡条件,而平衡条件又包括相位平衡条件和振幅平衡条件。

由于教材[2]中对振荡条件的解析都是用公式来说明,比较抽象难以理解,很多学生并不理解公式的含义,更有不少学生对各个振荡条件概念不太理解,更不用说为什么要满足这些条件才能形成振荡了。下面笔者通过举一个生活中的实例来形象、简单地进行说明。

三、起振条件

要使一个原来没有任何信号的电路,产生一种幅度和周期都均衡的振荡,这个从无到有的振荡过程,首先必须要起振。就好像生活中,我们荡秋千的时候想秋千荡起来,就要通过外力慢慢荡起来,且振荡幅度慢慢变大,而这相当于振荡电路中由零信号到信号的幅度慢慢变大的起振过程。由于信号是不断变大的,所以放大了再反馈之后的信号也要比之前的信号幅度大,这就是下面公式所表示的起振条件的含义:

AF>1(公式1)

公式1中,F为反馈系数,A为放大倍数。

四、平衡条件

一个振荡电路在起振过程中当信号幅度到达一定值,要想电路保持这样的幅度和周期持续振荡就要满足两个平衡条件:相位平衡条件和幅度平衡条件。

1.相位平衡条件

所有的电路都消耗电能,从能量守恒定律看来,要想一个振荡电路一直保持振荡而没任何外加电量供给是不可能实现的。所以振荡电路要实现持续振荡就需要不断放大供给以补充电路的损耗。就好像荡秋千,由于支点的摩擦和空气阻力,秋千要想保持摆动而不至于停下来,也需要一个外力不断推动才能实现。但这个外力的施加也要满足一定的条件,不是随意加个外力就可以的。外力的施加方向必须与秋千运动方向一致,这样才能使秋千保持摆动,反之会使秋千停止。外力作用的周期不固定,可以在秋千每荡一次加一次外力,也可以隔一次或几次再加一次外力,但外力施加间隔必须要一致才能使秋千保持一定频率摆动。这就相当于振荡电路的正反馈信号[3]作用到原信号上必须相位相同,使原信号加强且补给的周期也不固定,可以每个信号周期补给一次也可以隔几次,但是反馈信号作用的间隔要保持一定,才能产生一定频率的震荡信号。这就是振荡电路相位平衡条件,即

φA+φF=2nπ(n=0,1,2,…)(公式2)

其中,φA是放大电路的移相,φF是反馈网络的移相。

2.幅度平衡条件

从荡秋千这个生活实例中,我们知道要想让秋千保持一定的幅度和一定的频率摆动,除了要外加一个力来补充因阻力造成的衰减,而且外力必须与摆动方向一致起到加强作用。此外,还要求所加的外力的大小也要一定,若外力过小则无法克服阻力作用,秋千摆动会越来越弱,反之若外力过大则会使秋千幅度越摆越大,都无法使得秋千保持一定幅度和频率摆动。只有当外力的大小刚好能克服阻力作用,补充阻力造成的动能损失才能实现等幅摆动。

振荡电路中要产生一定幅度和周期振荡的信号,也要满足这样一个条件,就是正反馈信号使得原信号加强的量应该刚好等于电路损耗的量,这样振荡电路中的振荡信号才能维持等幅等频率振荡。这就是振荡电路的振幅平衡条件:

AF>1(公式3)

公式3中,F为反馈系数,A为放大倍数。

综述以上分析,振荡电路中的起振条件就是建立一个具有一定幅度和频率的信号的过程,而相位平衡条件是起到维持震荡信号频率的作用,振幅平衡条件则是起到保持振荡信号幅度不变的作用。只要满足了这三个振荡条件,那么振荡电路就能产生振荡。

五、结束语

通过用日常生活中的实例来分析,使得对振荡电路的振荡条件的理解更形象、更简单。

参考文献

1 黄颂恩.模拟电子技术基础.北京:机械工业出版社,1997

2 广东省中等职业学校教材编写委员会.电子技术基础(上册).广州:广东高等教育出版社,2005(第4版)

3 高吉祥.模拟电子技术.北京:电子工业出版社,2004