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深度分析振蕩頻率中的能量損失

科技觀察員 ? 來源:英銳恩 ? 作者:英銳恩 ? 2023-07-06 09:26 ? 次閱讀

我們知道,振蕩頻率有三個重要因素:時間周期、幅度和波長。時間周期表示振蕩的一個完整周期之間的間隔,而幅度是振蕩的最大值和最小值。下面我們看看振蕩在波形中的樣子。

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從時間周期來看,振蕩波的頻率可以通過以下公式計算:

頻率(f)=1/時間段

用最短的物理距離來完成一個周期的振蕩,該參數稱為波長,它是連續間隔上同一點之間的物理測量。

一、電子產品中的振蕩頻率

電子設計中,經常會發現振蕩頻率及其各自的電路。許多組件依賴于精確的振蕩頻率來發揮作用。而且電子設備中的振蕩波形在時間周期和幅度上通常不均勻。

穩定且精確的振蕩頻率用于為設計中的實時時鐘供電時鐘依賴于晶振,通常是32.768Khz晶振,以提供增加時鐘寄存器所需的“滴答聲”。單片機則依靠統一的振蕩頻率以所需的速度執行其代碼。

振蕩器電路也用于電視、收音機和其他類型的射頻發射器。它們生成具有特定頻率的載波信號,然后由信息調制。在接收端,諧振器被調諧到振蕩頻率以拾取和解調射頻信號。

有幾種類型的振蕩器,但它們的核心是LC電路。它也被稱為LC諧振電路。根據楞次定律,電流在充滿電的電容器電感器之間振蕩。當電感器充電時,會產生一個與電流變化相反的反電動勢,從而以相反的方向對電容器充電。下圖為LC諧振電路,振蕩電路的共同核心。

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二、振蕩頻率中的能量損失

理想情況下,一旦周期開始,LC電路將產生具有相等幅度的連續振蕩波形。然而,在真實世界的LC電路中不可能出現完美的正弦振蕩波形。隨著時間的推移,組件和連接的阻抗會導致能量損失。振幅逐漸減小的阻尼振蕩,結果,將會出現阻尼振蕩,其中幅度逐漸減小。LC電路要實現連續振蕩,需要反饋信號。如下所示,反饋信號用于放大現有信號并補償損失。

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振蕩器電路的實際應用通常涉及調諧集電極振蕩器、基于調諧的振蕩器、哈特萊振蕩器和考畢茲振蕩器等變體。這些振蕩器電路使用晶體管運算放大器來放大振蕩信號。

在設計自持振蕩電路時,經常需要添加電阻進行調節(阻尼),重要的是要確保它既不是過阻尼也不是欠阻尼。這意味著確保閉環增益Aβ等于1。A是放大器電路的增益,而β等于反饋網絡增益。

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