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自激振盪 | |
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自激振盪,是指不外加激勵信號而自行產生的恆穩和持續的振盪。如果在放大器的輸入端不加輸入信號,輸出端仍有一定的幅值和頻率的輸出信號,這種現象就是自激振盪。
基本解釋
自激震盪是指不外加激勵信號而自行產生的恆穩和持續的振盪。從數學的角度出發,它是一種出現於某些非線性系統中的一種自由振盪。一個典型例子是范達波爾(Van der Pol)方程所描述的系統,方程形式為 mx¨-f(1-x2)x·-kx=0 (m>0, f>0, k>0)。[1]
其中x·和x¨為變量x的一階和二階導數。分析表明:當x的值很小時,阻尼f是負的,因而運動發散;當x的值很大時,阻尼f是正的,因而運動衰減。所以,不管由什麼初始條件出發,系統運動都趨向於一個持續振盪,即自激振盪。[2]
產生條件
產生自激振盪必須同時滿足兩個條件:
1、幅度平衡條件|AF|=1
2、相位平衡條件φA+φF=2nπ(n=0,1,2,3···)
其中,A指基本放大電路的增益(開環增益),F指反饋網絡的反饋係數
同時起振必須滿足|AF|略大於1的起振條件
基本放大電路必須由多級放大電路構成,以實現很高的開環放大倍數,然而在多級放大電路的級間加負反饋,信號的相位移動可能使負反饋放大電路工作不穩定,產生自激振盪。負反饋放大電路產生自激振盪的根本原因是AF(環路放大倍數)附加相移.
單級和兩級放大電路是穩定的,而三級或三級以上的負反饋放大電路,只要有一定的反饋深度,就可能產生自激振盪,因為在低頻段和高頻段可以分別找出一個滿足相移為180度的頻率(滿足相位條件),此時如果滿足幅值條件|AF|=1,則將產生自激振盪。因此對三級及三級以上的負反饋放大電路,必須採用校正措施來破壞自激振盪,達到電路穩定工作目的。
補償方法
可以採用頻率補償(又稱相位補償)的方法,消除自激振盪。
常用補償方法有電容滯後補償:在放大電路中選擇時間常數最大的迴路內對地並聯一個小電容,這樣當相移處於180度時,其高頻放大倍數幅值下降到0以下,由於這種補償是該頻率所對應的相位滯後,故稱滯後補償。其他還有RC滯後補償和密勒效應補償。
自激振盪器
自激振盪器大多由放大器和正反饋電路組成。振盪器是一種能量轉換裝置,它能把直流形式的能量經振盪器轉變為交變的形式,按自激振盪器產生交流的形式,分為正弦振盪器和非正弦振盪器。