LC振蕩電路

lc振蕩電路

LC振蕩電路，是指用電感L、電容C組成選頻網(wǎng)絡(luò)的振蕩電路，用于產(chǎn)生高頻正弦波信號(hào)，常見(jiàn)的LC正弦波振蕩電路有變壓器反饋式LC振蕩電路、電感三點(diǎn)式LC振蕩電路和電容三點(diǎn)式LC振蕩電路。LC振蕩電路的輻射功率是和振蕩頻率的四次方成正比的，要讓LC振蕩電路向外輻射足夠強(qiáng)的電磁波，必須提高振蕩頻率，并且使電路具有開(kāi)放的形式。

LC振蕩電路運(yùn)用了電容跟電感的儲(chǔ)能特性，讓電磁兩種能量交替轉(zhuǎn)化，也就是說(shuō)電能跟磁能都會(huì)有一個(gè)最大最小值，也就有了振蕩。不過(guò)這只是理想情況，實(shí)際上所有電子元件都會(huì)有損耗，能量在電容跟電感之間互相轉(zhuǎn)化的過(guò)程中要么被損耗，要么泄漏出外部，能量會(huì)不斷減小，所以實(shí)際上的LC振蕩電路都需要一個(gè)放大元件，要么是三極管，要么是集成運(yùn)放等數(shù)電LC，利用這個(gè)放大元件，通過(guò)各種信號(hào)反饋方法使得這個(gè)不斷被消耗的振蕩信號(hào)被反饋放大，從而最終輸出一個(gè)幅值跟頻率比較穩(wěn)定的信號(hào)。頻率計(jì)算公式為f=1/[2π√(LC)]，

其中f為頻率，單位為赫茲(Hz);L為電感，單位為亨利(H);C為電容，單位為法拉(F)。

工作原理

開(kāi)機(jī)瞬間產(chǎn)生的電擾動(dòng)經(jīng)三極管V組成的放大器放大，然后由LC選頻回路從眾多的頻率中選出諧振頻率f0。并通過(guò)線(xiàn)圈L1和L2之間的互感耦合把信號(hào)反饋至三極管基極。設(shè)基極的瞬間電壓極性為正。經(jīng)倒相集電壓瞬時(shí)極性為負(fù)，按變壓器同名端的符號(hào)可以看出，L2的上端電壓極性為負(fù)，反饋回基極的電壓極性為正，滿(mǎn)足相位平衡條件，偏離f0的其它頻率的信號(hào)因?yàn)楦郊酉嘁贫粷M(mǎn)足相位平衡條件，只要三極管電流放大系數(shù)B和L1與L2的匝數(shù)比合適，滿(mǎn)足振幅條件，就能產(chǎn)生頻率f0的振蕩信號(hào)。

LC振蕩電路物理模型的滿(mǎn)足條件

①整個(gè)電路的電阻R=0(包括線(xiàn)圈、導(dǎo)線(xiàn))，從能量角度看沒(méi)有其它形式的能向內(nèi)能轉(zhuǎn)化，即熱損耗為零。

②電感線(xiàn)圈L集中了全部電路的電感，電容器C集中了全部電路的電容，無(wú)潛布電容存在。

③LC振蕩電路在發(fā)生電磁振蕩時(shí)不向外界空間輻射電磁波，是嚴(yán)格意義上的閉合電路，LC電路內(nèi)部只發(fā)生線(xiàn)圈磁場(chǎng)能與電容器電場(chǎng)能之間的相互轉(zhuǎn)化，即便是電容器內(nèi)產(chǎn)生的變化電場(chǎng)，線(xiàn)圈內(nèi)產(chǎn)生的變化磁場(chǎng)也沒(méi)有按麥克斯韋的電磁場(chǎng)理論激發(fā)相應(yīng)的磁場(chǎng)和電場(chǎng)，向周?chē)臻g輻射電磁波。

能產(chǎn)生大小和方向都隨周期發(fā)生變化的電流叫振蕩電流。能產(chǎn)生振蕩電流的電路叫振蕩電路。其中最簡(jiǎn)單的振蕩電路叫LC回路。

振蕩電流是一種交變電流，是一種頻率很高的交變電流，它無(wú)法用線(xiàn)圈在磁場(chǎng)中轉(zhuǎn)動(dòng)產(chǎn)生，只能是由振蕩電路產(chǎn)生。

充電完畢(放電開(kāi)始)：電場(chǎng)能達(dá)到最大，磁場(chǎng)能為零，回路中感應(yīng)電流i=0。

放電完畢(充電開(kāi)始)：電場(chǎng)能為零，磁場(chǎng)能達(dá)到最大，回路中感應(yīng)電流達(dá)到最大。

充電過(guò)程：電場(chǎng)能在增加，磁場(chǎng)能在減小，回路中電流在減小，電容器上電量在增加。從能量看：磁場(chǎng)能在向電場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。

放電過(guò)程：電場(chǎng)能在減少，磁場(chǎng)能在增加，回路中電流在增加，電容器上的電量在減少。從能量看：電場(chǎng)能在向磁場(chǎng)能轉(zhuǎn)化。

在振蕩電路中產(chǎn)生振蕩電流的過(guò)程中，電容器極板上的電荷，通過(guò)線(xiàn)圈的電流，以及跟電流和電荷相聯(lián)系的磁場(chǎng)和電場(chǎng)都發(fā)生周期性變化，這種現(xiàn)象叫電磁振蕩。

分析方法

LC電磁振蕩過(guò)程涉及的物理量較多，且各個(gè)物理量變化也比較復(fù)雜。實(shí)際分析過(guò)程中，如果注意到電場(chǎng)量(電場(chǎng)能、電荷量、電壓、電場(chǎng)強(qiáng)度)和磁場(chǎng)量(磁場(chǎng)能、電流強(qiáng)度、磁感應(yīng)強(qiáng)度)的異步變化，電場(chǎng)量、磁場(chǎng)量各自的同步變化，充分利用包含電場(chǎng)能、磁場(chǎng)能在內(nèi)的能量守恒，由能量變化輻射其他物理變化，就可快速地弄清各物理量的變化情況，判斷電路所處的狀態(tài)。

電學(xué)參數(shù)

內(nèi)部阻抗，容抗為-i/(ωC)，感抗為iωL，回路阻抗-i/(ωC)+iωL，并聯(lián)阻抗iωL/(1-ωωCL)。當(dāng)ω*ω=1/(CL)時(shí)，回路阻抗為零，不需要外界電壓，回路中電流也不會(huì)消失。這時(shí)，并聯(lián)阻抗最大。

lc振蕩電路頻率怎么計(jì)算_lc振蕩電路頻率計(jì)算(計(jì)算公式)

電感的感抗RL=2πfL，電容的容抗Rc=1/2πfC。

式中交流電的頻率f的單位為Hz(赫茲)，電感的單位為H(亨)，電容的單位為f(法拉)。

當(dāng)電感的感抗等于電容的容抗時(shí)，該交流電的頻率就是LC振蕩電路的振蕩頻率，即：

RL=2πfL=Rc=1/2πfC，整理后可得到公式

f^2=1/(4π^2CL)，即LC振蕩電路的頻率：

LC振蕩電路的頻率公式是

f=1/(2π√(CL)

f=1/[2π √(LC)

分母是周期

電感越大，頻率越小，當(dāng)然是在其他條件不變的情況下。

電感是儲(chǔ)能元件，多用于電源濾波回路、LC振蕩電路、中低頻的濾波電路等，其應(yīng)用頻率范圍很少超過(guò)50MHz。對(duì)電感而言，它的感抗是和頻率成正比的。這可 以由公式：XL = 2πfL 來(lái)說(shuō)明，其中XL是感抗（單位是Ω）。例如：一個(gè)理想的10mH電感，在10 kHz時(shí)，感抗是628Ω；在100 MHz時(shí)，增加到6.2MΩ。因此在100MHz 時(shí)，此電感可以視為開(kāi)路（open circuit）。在100MHz時(shí)，若讓一個(gè)訊號(hào)通過(guò)此電感，將會(huì)造成此訊號(hào)品質(zhì)的下降。

磁珠（ferrite bead）的材料是鐵鎂或鐵鎳合金，這些材料具有有很高的電阻率和磁導(dǎo)率，在高頻率和高阻抗下，電感內(nèi)線(xiàn)圈之間的電容值會(huì)最小。磁珠通常只適用于高頻電 路，因?yàn)樵诘皖l時(shí)，它們基本上是保有電感的完整特性（包含有電阻和抗性分量），因此會(huì)造成線(xiàn)路上的些微損失。而在高頻時(shí)，它基本上只具有抗性分量 （jωL），并且抗性分量會(huì)隨著頻率上升而增加。象一些RF 電路，PLL，振蕩電路，含超高頻存儲(chǔ)器電路（DDR,SDRAM,RAMBUS 等）都需要在電源輸入部分加磁珠。實(shí)際上，磁珠是射頻能量的高頻衰減器。其實(shí)，可以將磁珠視為一個(gè)電阻并聯(lián)一個(gè)電感。在低頻時(shí)，電阻被電感「短路」，電流 流往電感；在高頻時(shí)，電感的高感抗迫使電流流向電阻。本質(zhì)上，磁珠是一種「耗散裝置（dissipative device）」，它會(huì)將高頻能量轉(zhuǎn)換成熱能。因此，在效能上，它只能被當(dāng)成電阻來(lái)解釋?zhuān)皇请姼小?/p>

0歐電阻的作用如下：

1,在電路中沒(méi)有任何功能，只是在PCB 上為了調(diào)試方便或兼容設(shè)計(jì)等原因。

2,可以做跳線(xiàn)用，如果某段線(xiàn)路不用，直接補(bǔ)貼該電阻即可（不影響外觀）

3,在匹配電路參數(shù)不確定的時(shí)候，以0ohm代替，實(shí)際調(diào)試的時(shí)候，確定參數(shù)，再以具體數(shù)值的元件代替。

4,想測(cè)某部分電路的耗電流的時(shí)候，可以去掉0ohm電阻，接上電流表，這樣方便測(cè)耗電流。

5,在布線(xiàn)時(shí),如果實(shí)在布不過(guò)去了,也可以加一個(gè)0ohm的電阻(感覺(jué)應(yīng)該是用直插的，不應(yīng)該是表貼的[luther.gliethttp])

6,在高頻信號(hào)下，充當(dāng)電感或電容。（與外部電路特性有關(guān)）電感用，主要

是解決EMC問(wèn)題。（如地與地，電源和IC Pin 間）

7,單點(diǎn)接地（指保護(hù)接地、工作接地、直流接地在設(shè)備上相互分開(kāi),各自成為獨(dú)立系統(tǒng)。）

8,熔絲作用電感

①模擬地和數(shù)字地單點(diǎn)接地

只 要是地，最終都要接到一起，然后入大地。如果不接在一起就是”浮地”，存在壓差，容易積累電荷，造成靜電。地是參考0電位，所有電壓都是參考地得出的，地 的標(biāo)準(zhǔn)要一致，故各種地應(yīng)短接在一起。人們認(rèn)為大地能夠吸收所有電荷，始終維持穩(wěn)定，是最終的地考點(diǎn)。雖然有些板子沒(méi)有接大地，但發(fā)電廠是接大地的，板子 上的電源最終還是會(huì)返回發(fā)電廠入地。如果把模擬地和數(shù)字地

大面積直接相連，會(huì)導(dǎo)致互相干擾。不短接又不妥，理由如上有四種方法解決此問(wèn)題：

1、用磁珠連接； 磁珠的等效電路相當(dāng)于帶阻限波器，只對(duì)某個(gè)頻點(diǎn)的噪聲有顯著抑制作用，使用時(shí)需要預(yù)先估計(jì)噪點(diǎn)頻率，以便選用適當(dāng)型號(hào)。對(duì)于頻率不確定或無(wú)法預(yù)知的情況，磁珠不合。

2、用電容連接； 電容隔直通交，易造成浮地。

3、用電感連接； 電感體積大，雜散參數(shù)多，不穩(wěn)定。

4、用0 歐姆電阻連接； 0 歐電阻相當(dāng)于很窄的電流通路，能夠有效地限制環(huán)路電流，使噪聲得到抑制。電阻在所有頻帶上都有衰減作用(0 歐電阻也有阻抗)，這點(diǎn)比磁珠強(qiáng)。

②跨接時(shí)用于電流回路

當(dāng)分割電地平面后，造成信號(hào)最短回流路徑斷裂，此時(shí)，信號(hào)回路不得不繞道，形成很大的環(huán)路面積，電場(chǎng)和磁場(chǎng)的影響就變強(qiáng)了，容易干擾/被干擾。在分割區(qū)上跨接0 歐電阻，可以提供較短的回流路徑，減小干擾。

③配置電路

一般，產(chǎn)品上不要出現(xiàn)跳線(xiàn)和撥碼開(kāi)關(guān)。有時(shí)用戶(hù)會(huì)亂動(dòng)設(shè)置，易引起誤會(huì)，為了減少維護(hù)費(fèi)用，應(yīng)用0 歐電阻代替跳線(xiàn)等焊在板子上?？罩锰€(xiàn)在高頻時(shí)相當(dāng)于天線(xiàn)，用貼片電阻效果好。

④其他用途：

A、布線(xiàn)時(shí)跨線(xiàn) B、調(diào)試/測(cè)試用 C、臨時(shí)取代其他貼片器件 D、作為溫度補(bǔ)

償器件更多時(shí)候是出于EMC 對(duì)策的需要。另外，0 歐姆電阻比過(guò)孔的寄生電感小，而且過(guò)孔還會(huì)影響地平面（因?yàn)橐诳祝?