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电路理念/振荡器比较

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比较弛豫、LC 和 RC 振荡器的理念

弛豫振荡器

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基本理念。 更简单、更直观的弛豫振荡器由(图 1)一个电流源、一个电势能累积器(电容)、一个开关 SW 和一个负载(电阻)组成。[1] 这种装置按以下两个阶段运行:在第一阶段,我们将电流源连接到累积器并开始对其充电;在第二阶段,我们将累积器连接到负载(打开开关 SW)并将其放电。换句话说,在弛豫振荡的一个周期内,我们首先从电流源中提取一种能量(通常是电势能)来填充累积器,然后从累积器中“吸干”能量并将其“丢弃”到环境中。因此,在每个周期的第一阶段,源必须恢复累积器中的能量。

图 1. 弛豫振荡器只有一个累积元件;能量只在一个方向上移动。

特点。 请注意,弛豫装置只需要一个累积元件。它位于能量路径上,充当缓冲器,暂时中断电流(只有平均电流保持不变)。这样,它会间歇性地分割能量流。有趣的是,一个连续的电流进入累积器,而一个间歇性的电流离开它;因此,我们可以说弛豫振荡器将持续的能量输入流“离散化”、“分批化”、“剂量化”。同时,累积器的含量周期性地增加和减少。曲线的形状不是正弦曲线,因为在开关点(在峰值处),“产生电流”的量具有最大幅度。还要注意,增加和减少可以具有不同的持续时间。这种可能性的例子是闪光灯(缓慢充电,快速放电)、马桶水箱、一个丈夫缓慢而连续地填充家庭储蓄,而他的妻子则快速而定期地将其清空:)

LC 振荡器

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基本理念。 相反,为了产生理想的 LC 振荡(假设一个无损 LC 振荡电路),我们只在开始时为累积器充电一次(通过打开图底部开关 SW)。然后,我们从累积器中“吸干”能量,但不会将其“丢弃”;相反,我们将它转换为相反的种类(动能到势能势能到动能)并将转换后的能量存储在另一个累积器中。我们从一个累积器将能量移动、传输、传送到另一个累积器。之后,我们使用这种能量来恢复第一个累积器的能量,而不是从源头“吸取”能量(我们将能量移回)。

图 2. LC 振荡器有两个累积元件;能量在它们之间循环。

实现。 为此,LC 装置由两个异质(关于两种能量)的累积元件组成(图 2)。它们都可以提供能量(当它们充当源时)或存储能量(当它们充当负载时)。当充当源时,它是一个减弱、耗尽、消耗能量的源,因为另一个(累积)元件会“吸出”源的能量。能量从源流向累积器,源的输出量减少。

RC 振荡器

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比较三种振荡器

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相似之处

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  1. 两个振荡电路都至少包含一个充当源或积分器的累积元件。
  1. 弛豫振荡器只包含一个累积元件,而 LC 振荡器包含两个累积元件。
  2. 弛豫累积器是流动压力形式的;LC 累积器是异质的(一个是流动形式,另一个是压力形式)。
  3. 弛豫振荡器在累积器中只存储一种能量(通常是电势能),而 LC 振荡器在两个累积器中存储两种相反的能量(动能势能)。
  4. 在弛豫振荡器中,我们会“丢弃”能量,而在 LC 振荡器中,我们会将其暂时保存在额外的累积器中,以便将来使用。这就是 LC 振荡器比弛豫振荡器更节能的原因。
  5. 共振现象在弛豫电路中不存在;它只能在 LC 振荡电路中观察到。
  6. 在弛豫振荡器中,能量只在一个方向上移动(源 -> 累积器 -> 负载),而在 LC 振荡器中,能量周期性地改变其方向(它在两个元件之间循环)。
  7. 弛豫振荡的形状是尖峰状、角度化的,而 LC 振荡的形状是圆滑的(正弦曲线)。其原因是,在峰值处,弛豫振荡器的源以最大幅度改变其输出量,而 LC 振荡器的“源”(带电累积器)没有改变其输出量。
  8. 弛豫振荡的形状可以是不对称的(增加和减少可以有不同的持续时间),而 LC 振荡的形状是完全对称的。

参考文献

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  1. 如何使电容两端的电压波动(创建弛豫振荡器理念)

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