电路概念/弛豫振荡器与LC振荡器
基本原理。 弛豫振荡器 是一种更简单直观的振荡器,它包含(图1)一个电流源、一个电势能累积器(电容器)、一个开关SW和一个负载(电阻)。[1] 这种电路工作方式分为两个阶段:第一个阶段,我们将电流源连接到累积器并开始充电;第二个阶段,我们将累积器连接到负载(打开开关SW)并放电。换句话说,在一个弛豫振荡周期内,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“抽干”能量并将其“扔掉”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。
特点。 请注意,弛豫电路只需要一个累积元件。它位于能量流动路径上,充当一个缓冲器,暂时中断电流(只有平均电流保持不变)。通过这种方式,它间歇性地“撕裂”能量流动。有趣的是,连续电流进入累积器,而间歇电流离开累积器;因此,我们可以说弛豫振荡器将不间断的输入能量流“离散化”、“分段”和“定量”。同时,累积器的内容周期性地增加和减少。曲线的形状不是正弦的,因为在切换点(峰值),“流动创造”量的幅值最大。还需要注意,增加和减少的持续时间可能不同。例如,闪光灯(缓慢充电,快速放电)或马桶水箱。
基本原理。 相反,为了产生理想的LC振荡(假设没有损耗的LC回路),我们只在开始时(通过打开图底部开关SW)为累积器充电一次。然后,我们从累积器中“抽干”能量,但不会“扔掉”它;而是将其转换为相反的类型(动能到势能或势能到动能)并将转换后的能量存储在另一个累积器中。我们从一个累积器到另一个累积器移动、转移、传递能量。之后,我们利用这种能量来恢复第一个累积器的能量,而不是从源中“抽取”能量(我们将能量移回)。
实现。 为此,LC电路包含两个异质(关于两种能量)的累积元件(图2)。它们可以提供能量(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、消耗、耗尽的源,因为另一个(累积)元件“吸出”源的能量。能量从源流向累积器,源的输出量减少。
- 两种振荡电路都包含至少一个充当源或积分器的累积元件。
- 弛豫振荡器只有一个累积元件,而LC振荡器有两个累积元件。
- 弛豫累积器是流动或压力类型的;LC累积器是异质的(一个是流动类型的,另一个是压力类型的)。
- 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(动能和势能)。
- 在弛豫振荡器中,我们“扔掉”能量,而在LC振荡器中,我们将能量暂时储存在一个额外的累积器中,以便将来使用。因此,LC振荡器比弛豫振荡器更节能。
- 共振现象在弛豫电路中不存在;它只能在LC回路中观察到。
- 在弛豫振荡器中,能量只在一个方向流动(源->累积器->负载),而在LC振荡器中,能量周期性地改变方向(它在两个元件之间循环)。
- 弛豫振荡的形状是尖峰状的,有棱角的,而LC振荡的形状是圆形的(正弦的)。这是因为在峰值处,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)不改变其输出量。
- 弛豫振荡的形状可以是不对称的(增加和减少的持续时间可能不同),而LC振荡的形状是精确的对称的。
- ↑ 如何使电容器两端的电压摆动(创建弛豫振荡器的哲学)