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抑制振荡器的固有频率及其补偿方法


抑制振荡器中的固有频率的工作原理与新年的决议非常相似。除非您正在积极地向振荡机制或目标中注入能量,否则世界的摩擦将极大地扼杀您的动力。

在本文中,我们将研究阻尼和固有频率的定义,阻尼对固有频率的影响以及在电子产品中用于补偿这些影响的内容。

什么是固有频率和阻尼?

当没有施加外力时,摆会以其固有频率摆动。

振荡机构的固有频率是指未施加驱动力或抵抗力时的振动率。为了更好地理解固有频率的概念,可以想象一下摆是运动的。当摆锤抬起时,能量被馈入其中。但是,一旦摆锤释放,它就会以其固有频率振荡。

自然频率也是电子产品中特别是振荡器电路中经常提到的一个术语。RLC电路是最基本的振荡器之一。要启动振荡,电容器需要充电。移除电压源后,LC电路将在没有外力的情况下振荡。

RLC电路自身振动时,据说会以其固有频率振动。通常,固有频率的振荡会产生无限长的正弦波形。在其固有频率下,振荡将保持相等的幅度,直到被强制停止为止。

理想的振荡器将永远不会遭受其振荡的衰减,这意味着它将永远不会失去能量并停止运行。但是,阻尼发生在现实世界中,最终使振荡运动停止。对于摆锤中的机械运动,RLC电路中的电流以及其他振荡机制而言,这是正确的。 

阻尼如何影响固有频率?

对于欠阻尼振荡器,幅度呈指数下降。

阻尼是指由于能量耗散而导致的振荡幅度的减小。因此,更进一步,阻尼不仅会影响振荡幅度的逐渐衰减,而且还会影响振荡器的固有频率。取决于振荡器是过阻尼,临界阻尼还是欠阻尼,其影响会有所不同。 

RLC电路中,阻尼的影响取决于阻尼系数,该系数由下式给出: 

α= R / 2公升

R 2 > 4L / C时,电路将发生振荡,从而导致电路过阻尼。同时,临界阻尼电路为R 2 = 4L / C。处于临界阻尼状态的RLC电路在平衡之前会振荡一次。 

我们大多数人对欠阻尼电路(R 2 <4L / C)更加熟悉。阻尼不足的电路随着时间的推移以幅度呈指数减小的方式振荡。这是摆锤,吉他弦和其他振荡机制在现实生活中的行为方式。 

在这三种阻尼模式中的任何一种下,很明显,振荡不再坚持其固有频率。阻尼使固有频率从理想值降低。     

补偿电子设备中的固有频率衰减

晶体管用于补偿振荡器电路中的阻尼损耗。

阻尼振荡系统在许多应用中很有用。例如,您需要对轮胎减震器进行减震,以减少不平坦道路上的震动。内弹簧床垫还具有阻尼振动,可提供舒适的睡眠。但是,在某些情况下,您将需要振荡器以无阻尼的固有频率工作,尤其是在电子设备中。

一个微控制器需要持续的振荡脉冲功能正常。RF发射器也是如此,它使用振荡波形作为载波信号。使用阻尼时,信号将随着时间的流逝而恶化,从而使电路无法工作。

由于能量守恒定律,未阻尼的振荡器无法自然显现。为了维持振荡频率和振幅,在振荡器电路中需要反馈机制。这就是为什么使用放大器或晶体管来反馈和放大实际振荡器电路中的振荡的原因。还值得注意的是,电压源永远不能在功能性振荡器电路中移除。 

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