无阻尼电磁震荡的产生.doc

无阻尼电磁震荡的产生摘要：LC自激振荡器是最常见的电路之一，本文根据LC振荡器的原理来分析，先产生一个振荡电路，再经过一个晶体管放大级反馈一个无阻尼电磁振荡。并通过改变实验中各个元件搭建方式，来观察影响LC振荡电路无阻尼振荡的因素有哪些。关键词：LC自激振荡器；放大；反馈；无阻尼正文：一、LC振荡电路实验装置及原理1、 实验装置插线板；470、47k电阻；10 k可调电阻；47nF电容器；BC337晶体管；47F双极的电解电容；2k4-mm插头耳机；400匝、1600匝线圈；U-铁芯；轭；导线若干；多量程万用表；电源2、 实验原理（1） LC振荡电路的产生LC振荡电路，是指用电感L、电容C组成选频网络的振荡电路，用于产生高频正弦波信号，图1是变压器反馈式LC振荡电路。LC振荡电路的辐射功率是和振荡频率的四次方成正比的，要让LC振荡电路向外辐射足够强的电磁波，必须提高振荡频率，并且使电路具有开放的形式。 图1 变压器反馈式LC振荡电路LC振荡电路主要用来产生高频正弦波信号，电路中的选频网络由电感和电容组成。图2是利用muitisim软件模拟出来的变压器反馈式振荡电路，以及它产生的正弦波信号图3。选频网络采用LC并联谐振回路。LC振荡电路运用了电容跟电感的储能特性，让电磁两种能量交替转化，也就是说电能跟磁能都会有一个最大最小值，也就有了振荡。不过这只是理想情况，实际上所有电子元件都会有损耗，能量在电容跟电感之间互相转化的过程中要么被损耗，要么泄漏出外部，能量会不断减小，所以实际上的LC振荡电路都需要一个放大元件，要么是三极管，要么是集成运放等数电IC，利用这个放大元件，通过各种信号反馈方法使得这个不断被消耗的振荡信号被反馈放大，从而最终输出一个幅值跟频率比较稳定的信号。 图2 图3 （2）电路原理振荡回路在实验中常常备用来证明一个经过一个振荡回路阻尼减小的原理。这个系统包括一个放大器和一个反馈电路，如果放大率足够大去补偿在反馈电路中振幅的损耗，那么能引起特有频率，并且反馈电压放大电压在期望频率上是同相的。这个装置的必要条件是著名的自激巴克豪森效应预处理，在实验中可以被电路执行。反馈因素，也就是这个比率取决于振荡线圈比反馈线圈的值是1：4。因此，电压放大4倍是足够完成振幅预处理的。开机瞬间产生的电扰动经三极管V组成的放大器放大，然后由LC选频回路从众多的频率中选出谐振频率F0。并通过线圈L1和L2之间的互感耦合把信号反馈至三极管基极。设基极的瞬间电压极性为正。经倒相集电压瞬时极性为负，按变压器同名端的符号可以看出，L2的上端电压极性为负，反馈回基极的电压极性为正，满足相位平衡条件，偏离F0的其它频率的信号因为附加相移而不满足相位平衡条件，只要三极管电流放大系数B和L1与L2的匝数比合适，满足振幅条件，就能产生频率F0的振荡信号。（3）自激振荡放大电路再无输入信号的情况下，就能输出一定频率和幅值的交流信号的现象。开关合在“2”时,，去掉ui 仍有稳定的输出。反馈信号代替了放大电路的输入信号。 相位条件意味着振荡电路必须是正反馈； 幅度条件表明反馈放大器要产生自激振荡，还必须有足够的反馈量（可以通过调整放大倍数A或反馈系数F达到）二、 实验的搭建及过程（1） 两个线圈穿过U型铁芯，放置轭穿过U型铁芯。如图1所示搭建实验。 图1（2）打开电源单元并设置直流电压为10V。（3）改变可调电阻同时听,是否有声音从耳机里传出。设置光敏电阻的工作点到你刚好听见声音。如果你不能听到任何声音，变换线圈位置再试一次。（4）提起轭离开U-磁心。改变轭与U-铁芯的距离并且仔细听你是否可以听到声音。记录观察结果。（5）从U铁芯移走轭。在U-铁芯上前后滑动1600匝线圈。观察音调高低。记录观察结果。（6）慢慢提起400匝线圈离开U-铁芯同时听声音。记录观察结果。（7）与47nF电容平行连接第二个47nF电容。观察音调的改变。记录观察结果。（8）改变一个线圈的连接位置。变更可调电阻并记录观察结果。重新连接最初位置。（9）关闭电源单元。用导线模块代替470电阻并把47F的电容放到振动回路中。把轭放到U-铁芯上。（10）重新接通电源单元。微微提起轭离开U-铁芯同时记录观察结果。（11）关掉电源。三、 实验结果分析1、观察结果改变方法观察结果增加轭与U-铁芯距离高音绕铁芯滑动1600匝线圈也是高音绕铁芯滑动400匝线圈声音中断在电容振荡回路中增加电容低音转换周围线圈连接没有声音用47F电容接入振荡回路U-铁芯用最小频率吸引轭2、结果分析振荡电路是由1600匝带铁芯的线圈和并联的电容器组成。反馈由400匝线圈产生，振荡电路线圈有成对的感应率。晶体管使用分压器给基极电压和射级电阻的放大起了重要作用。增加轭与U-铁芯之间的距离，实际上就是增加了振荡的频率。由此得知，声音的音调越高，振荡频率也就越高。线圈感应越小，振荡电路内在频率越高。贴心增加线圈的感应率，当铁芯靠近线圈和它在线圈上时，它的感应率越高。因此提起轭或者移动1600匝线圈使U-铁芯的感应率下降的同时振荡频率在增加。当在400匝线圈中移动铁芯时在音调频率上其实没有影响。声音中断停止是因为从振荡电路到