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LC振荡器相位平衡条件的判断要点

  在中职电子技术课程教学中,判断LC能否起振是教学的重要内容,但学生在判断时常常概念含混不清,思路不明,往往是生搬硬套,十分容易出错。这里将教学中LC振荡器平衡条件判断的要点及学生易于出错的地方作一个简要的分析说明。

 一、准确理解“瞬时极性法”的含义
  
  LC振荡器能否起振,需满足两个条件,一是相位平衡条件,二是幅度平衡条件。实际教学中多数是判断能否满足相位平衡条件,而相位平衡条件的判定就要用到“瞬时极性法”。“瞬时”是指极为短暂的时间,假设电路中某点为“+”,是指该点信号的极性对地为正(正半周).而某点为“一”,是指该点信号的极性对地为负(负半周)。“地”是指电路的参考点,而在振荡电路中,指交流信号的参考点,通常包含的正极和负极。

 二、只有LC并联回路谐振的信号才能满足起振的相位平衡条件
  
  下图为反馈式LC振荡器,该电路为共发射极放大电路,此电路有的同学这样来分析相位平衡:设某时刻三极管V基极为“+”,即Vb↑,则有:vb↑→Vbe↑→lb↑→↑,Ic自上而下流过Ll并增大,则Ll中要产生,根据楞次定律,其方向要阻碍其中的变化,即Ll上自感电动势的方向为上“+”下“一”,然后经变压器耦合,反馈信号经L3传输至V基极,也为“+”,即为正反馈,满足起振的相位平衡条件。

  初一看,合情合理,似乎正确,但这里有两点错误:一是L回路在谐振时,回路电流是远远大于Ie的,即不能只把Ie和Ll中的电流对应起来,还应考虑到C中的电流;二是这样判断体现不出相位的真正平衡,若去掉谐振C电路也可这样判断,显然这是不恰当的。

  事实上,在该电路中,只有当信号频率f=

  (严格意义上L1的值还应考虑到L2和L3).即当电路发生谐振时.LIC回路呈纯阻性,才相当于一个纯,也就相当于共发射极放大电路中的Re,如下图所示。此时三极管基极输入信号与集电极输出信号才真正,即相差1800.且此时回路两端的信号幅度达到最大值(若LIC回路不是纯,则它们的相位不是正好相差1800).这是瞬时极性法应用的前提。

  本电路可这样来分析相位平衡条件:设从反馈线的A点断开,同时输入ui为“+”极性的信号,且其频率为回路的谐振频率f0,因此三极管集电极相当于纯。在此条件下,共射电路具有倒相作用,因而其极电集电位瞬时极性为“一”,在变压器同名端选择如图l情况下,变压器次级反馈线圈J-3上的反馈uf极性为“+”,即反馈信号uf与输入信号UI相位相同,满足相位平衡条件。


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