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技術(shù)專(zhuān)題
阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器在RLC電路中的作用
嵌入式開(kāi)發(fā)振蕩器是一種以平衡為中心產(chǎn)生重復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)制。振蕩器的運(yùn)動(dòng)以正弦波形表示。在理想的設(shè)置中，振蕩將無(wú)限期地進(jìn)行，在正和負(fù)最大振幅之間交替。
擺幅是振蕩器的真實(shí)示例。擺錘，吉他弦和彈簧也是如此。這些現(xiàn)實(shí)生活中的振蕩器不會(huì)永久振蕩。受到抵抗其運(yùn)動(dòng)的力的束縛，振蕩器最終停止運(yùn)轉(zhuǎn)。術(shù)語(yǔ)“阻尼振蕩器”描述了逐漸減小的動(dòng)量的振蕩器。但是，如果需要，可以通過(guò)向其施加外部振蕩力來(lái)防止振蕩器停止。
讓我們仔細(xì)看看阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器的功能。
什么是阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器？
阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器是一種通過(guò)弱化運(yùn)動(dòng)來(lái)約束的振蕩器，但是受到外力的支持，從而可以連續(xù)運(yùn)動(dòng)。在物理學(xué)中，阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器由下式定義：
RLC電路中的阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩
串聯(lián)RLC電路作為阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器
阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩是一種在電子產(chǎn)品中經(jīng)常觀察到的現(xiàn)象。實(shí)際上，電子阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器是對(duì)各種應(yīng)用至關(guān)重要的基本模塊。為了了解阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩在電子設(shè)備中的工作原理，讓我們看一下串聯(lián)RLC電路。
在閉合電路中，假設(shè)電容器已充電至最大值且電壓源已從電路中移除，則電容器將放電且電流將流經(jīng)電感器。電感器將根據(jù)與電流相反的倫茨定律建立起存儲(chǔ)的磁能。
電容器完全放電后，電感器的磁場(chǎng)迫使電流反向流動(dòng)，從而使電容器反向充電。該過(guò)程將重復(fù)進(jìn)行，但會(huì)受到電路中電阻元件的阻尼力的影響。
為了補(bǔ)償能量損失，需要一個(gè)正弦信號(hào)源以確保RLC電路繼續(xù)振蕩。信號(hào)源的增加將RLC電路變成了阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器。它的響應(yīng)可以用以下等式表示：
請(qǐng)注意，RLC電路的阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器類(lèi)似于為機(jī)械振蕩器定義的阻尼振蕩器。
阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器和諧振
在共振時(shí)達(dá)到最大振幅
這是一個(gè)常見(jiàn)的誤解：阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器不一定能夠產(chǎn)生最大振幅，盡管它能夠確保連續(xù)振蕩。這完全類(lèi)似于推動(dòng)揮桿可能并不總是導(dǎo)致?lián)]桿擺動(dòng)更高的方式。
為了獲得最大的振蕩幅度，需要以振蕩器的共振頻率驅(qū)動(dòng)外力。在RLC電路中，諧振頻率由下式給出：
諧振中的串聯(lián)RLC電路將使電容和電感抗相互抵消，并表現(xiàn)為短路。當(dāng)交流信號(hào)處于諧振頻率時(shí)，電路的阻抗處于最低點(diǎn)，電流以最大幅度流動(dòng)。
諧振阻尼驅(qū)動(dòng)振蕩器用于各種應(yīng)用，例如時(shí)鐘信號(hào)源，電壓/電流放大器，RF調(diào)諧器以及信號(hào)處理。