自激振荡产生的条件
自激振荡的条件
自激振荡的条件自激振荡是指在没有外部刺激的情况下，系统出现自发的振荡现象。
在物理学、工程学、生物学等领域都有自激振荡的研究。
本文将以自激振荡的条件为标题，探讨自激振荡的原理、条件和应用。
一、自激振荡的原理自激振荡是由于系统内部的正反馈机制而产生的。
正反馈是指系统的输出会增强自身的输入，从而加强系统内部的振荡。
当系统中的正反馈机制达到一定条件时，就会出现自激振荡的现象。
1. 正反馈回路：自激振荡必须存在正反馈回路，即系统的输出会增强自身的输入。
在这个回路中，输出信号会被放大并反馈到系统的输入端，从而引起振荡。
2. 阻尼系数小于临界值：在自激振荡的条件下，阻尼系数必须小于临界值。
阻尼系数是指系统的阻尼程度，当阻尼系数小于临界值时，系统才能产生持续的振荡。
3. 能量输入：自激振荡需要有能量输入，以维持系统的振荡。
能量输入可以来自外部环境或系统内部的能量转化。
三、自激振荡的应用1. 电子学领域：自激振荡在电子学中有广泛的应用，如放大器、振荡器和锁相环等。
其中，振荡器是一种常见的自激振荡设备，用于产生稳定的电信号。
2. 生物学领域：自激振荡在生物钟的研究中具有重要意义。
生物钟是一种生物体内部具有自激振荡机制的生物节律系统，能够调节生物体的行为和代谢。
3. 机械工程领域：自激振荡在机械工程中也有应用，如自激振荡阀门。
自激振荡阀门利用流体的自激振荡现象，实现流体的稳定控制。
四、自激振荡的研究和发展自激振荡的研究始于20世纪初，随着科学技术的不断进步，对自激振荡的研究也越来越深入。
目前，自激振荡已经在多个领域得到应用，并取得了一系列的研究成果。
自激振荡的研究不仅有助于我们对振荡现象的理解，还为技术创新和应用提供了新的思路。
通过研究自激振荡的机制和条件，可以设计和优化更加稳定和高效的振荡装置，推动科学技术的发展。
总结：自激振荡是由于系统内部的正反馈机制而产生的自发振荡现象。
它需要满足正反馈回路、阻尼系数小于临界值和能量输入等条件。
自激振荡的判别
• (2)相位条件 采用瞬时极性法，
设 V 基极电位为“正”，根据 共射电路的倒相作用，可知集
电极电位为“负”， 于是 L
同名端为“正”，根据同名端
的定义得知，Lf 同名端也为
“正”，则反馈电压极性为 “负”。显然，电路不能自激 图(b)：因隔直电容 Cb 避免了 Rb2 被振反荡馈。线圈 Lf 短路，同时反馈电 压极性为“正”，电路满足振幅平衡和相位平衡条件，所以电路能产 生自激振荡。
举例练习：判断下面电路是否满足相位平衡条件
VB1 (+)VC1(-)LC1(-)LC3(+) LC2(-)VB1(-),所以是负反馈，因此不能满
足相位平衡条件
四．例题讲解练习
例：判断电路图（a）能否产生自激振荡。若改为图（b）又怎样？
• 解：图 (a) ：(1)振幅条件 • 因 V 基极偏置电阻 Rb2 被反
自激振荡的判别
主讲：向娟
教学目的
• 1.牢记自激振荡的条件 • 2.掌握自激振荡的判别方法
教学重点以及难点
• 应用自激振荡的条件判断能否自激振荡
一.什么是自激振荡？
• 如果在放大器的输入端不加输入信号，输
出端仍有一定的幅值和频率的输出信号， 这种现象叫做自激振荡。
二。自激振荡的条件：
1、相位平衡条件：放大器的反馈信号必须 与输入信号同相位，即两者的相位差为180°的偶 数倍，即φ=2nп。
判断下图是否满足幅度平衡条件
▪ 在图2所示电路中， 考虑直流通路，电感 线圈视为导线。线圈 将集电极、基极短路， 所以这电路中三极管 不能正常工作，从而 不满足振幅条件，电 路也不能产生自激振
自激振荡产生的原因
自激振荡产生的原因
自激振荡产生的原因
自激振荡的引起，主要是因为集成运算放大器内部是由多级直流放大器所组成，由于每级放大器的输出及后一级放大器的输入都存在输出阻抗和输入阻抗及分布电容，这样在级间都存在R—C相移网络，当信号每通过一级R—C网络后，就要产生一个附加相移。
此外，在运放的外部偏置电阻和运放输入电容，运放输出电阻和容性负载反馈电容，以及多级运放通过电源的公共内阻，甚至电源线上的分布电感，接地不良等耦合，都可形成附加相移。
结果，运放输出的信号，通过负反馈回路再叠加增到180度的附加相移，且若反馈量足够大，终将使负反馈转变成正反馈，从而引起振荡。
自激振荡产生条件
产生自激振荡必须同时满足两个条件：
1、幅度平衡条件|AF|=1。
电路产生自激振荡的条件
电路产生自激振荡的条件自激振荡是指电路在没有外部输入信号的情况下产生振荡的现象。
它是一种自发的振荡现象，主要通过反馈回路中的信号反馈来实现。
在电子学中，自激振荡是一种非常常见的现象，它可以应用于许多不同的电路中，如放大器、发生器、计时器等。
自激振荡的产生需要满足一定的条件，这些条件包括电路中的元件、反馈回路以及电路的工作状态等。
在本文中，我们将详细介绍自激振荡产生的条件及其原理。
1.电路中的积极元件和消极元件：在电路中，产生自激振荡的条件之一是存在积极元件和消极元件。
积极元件是指能够提供正的电压或电流增益的元件，如晶体管、运放等；消极元件是指能够提供负的电压或电流增益的元件，如电容器、电感等。
积极元件和消极元件的结合能够产生振荡。
2.反馈回路：产生自激振荡的另一个关键条件是反馈回路。
反馈回路是指将电路的一部分输出信号反馈到输入端的回路。
在反馈回路中，输出信号会对输入信号进行反馈，从而产生一种循环增强的效应，导致电路产生振荡。
反馈回路可以分为正反馈和负反馈两种类型，而正反馈是产生自激振荡的必要条件。
3.电路的工作状态：电路的工作状态也是产生自激振荡的重要条件之一。
在正常情况下，电路处于稳定的静态工作状态，没有产生振荡。
但是，当电路中存在一定的积极元件和消极元件，同时具备了反馈回路的条件下，电路就有可能出现自激振荡的现象。
在实际电路中，产生自激振荡的条件需要以上三个方面的条件都满足，才能够产生振荡。
下面，我们将介绍一些常见的自激振荡电路以及它们产生振荡的原理。
1.晶体管振荡电路：晶体管是一种常用的积极元件，它具有放大作用，并且能够产生正的电压增益。
与之配合的是电容器和电感等消极元件，它们能够提供负的电压或电流增益。
将这些元件组成一个反馈回路，就可以产生自激振荡的电路。
晶体管振荡电路通常用于无线电频率发生器、射频放大器等电路中。
2.电子管振荡电路：与晶体管类似，电子管也是一种常用的积极元件，它具有放大作用并能够产生正的电压增益。
自激振荡的条件
自激振荡的条件： (1) 相位条件：
AF
Uo Ud
Uf Uo
1
反馈电压 Uf 与输入电压 Ui 同相, 为正反馈；
即
A F 2n
(2) 幅度条件： Uf Ud
(n 0, 1, 2 )
反馈电压与输入电压的大小相等；
即
AF
Uo Uf Ud Uo
1
2 振荡的建立和稳定
幅度特性 Uom Uom= f(Ufm)
Uom2
A 反馈特性
Uom1
Ufm=FUom
2S
A ui 1ud
uo
uf
F
不断通过放大 反馈 再放大 再反馈，使 Uom不断增大，一 直到达交点 A 时，稳定下来。
振荡建立时应满足：
O
Uim Ufm1
Ufm
微小的扰动起始信号
自激振荡的建立过程
Uf Ud 即 AF 1
AF 1 振荡稳定 AF 1 不能振荡
3 RC 正弦波振荡电路
(1)放大电路
同相比例运算电路 RF
由集成运放构成的 同相比例运算电路。
其电压放大倍数为
A 1 RF R1
(2)选频电路
R1
–
u+
+
+பைடு நூலகம்
+
uo
+C R – C R ui
–
由 RC 串并联电路组 成，它也是正反馈电路。
选频电路
3 RC 正弦波振荡电路
F
Ui Uo
3
j(
1 R2
X
2 C
)
若要 Uo
与
Ui
RX C
放大电路产生自激振荡的原因
放大电路产生自激振荡的原因引言：放大电路是电子设备中常见的一个模块，它的作用是将输入信号放大到所需的幅度。
然而，在某些情况下，放大电路会产生自激振荡，导致设备的正常工作受到影响。
本文将探讨放大电路产生自激振荡的原因，并提出相应的解决方法。
一、放大电路的基本原理放大电路由放大器、反馈电路和输入输出电路组成。
其中，放大器负责放大输入信号，反馈电路将一部分输出信号反馈到放大器的输入端，输入输出电路则负责将信号输入到放大器并输出放大后的信号。
二、自激振荡的定义自激振荡是指放大电路在没有外部输入信号的情况下，输出信号出现振荡的现象。
自激振荡会导致放大器输出的信号失真，影响设备的正常工作。
三、放大电路产生自激振荡的原因1. 振荡回路增益过高当放大电路的振荡回路增益过高时，反馈信号将不断放大，导致系统进入不稳定状态。
这种情况下，即使没有外部输入信号，放大器仍会产生自激振荡。
2. 反馈电路相位条件失调反馈电路的相位条件是产生自激振荡的关键。
当反馈电路的相位延迟与放大器的相位延迟相等时，反馈信号将持续放大，引起自激振荡。
相位条件失调可能是由于电路设计错误或元器件参数不匹配所致。
3. 电源噪声干扰电源噪声是放大电路产生自激振荡的常见原因之一。
电源噪声会通过电源线传播到放大器，引起电路的不稳定性，从而产生自激振荡。
4. 电路共振当放大电路中的电感、电容和阻抗之间存在共振现象时，会导致电路产生自激振荡。
共振频率是电路的固有频率，当外部输入信号与共振频率接近或等于时，电路会自发产生振荡。
四、放大电路产生自激振荡的解决方法1. 控制振荡回路增益为避免振荡回路增益过高，可以通过增加衰减器或降低放大器的增益来控制振荡回路的总增益。
这样可以降低反馈信号的放大程度，减少自激振荡的可能性。
2. 优化反馈电路设计反馈电路的相位条件是产生自激振荡的关键。
可以通过优化反馈电路的设计，使反馈信号的相位延迟与放大器的相位延迟相等，从而避免自激振荡的发生。
产生自激振荡的条件
产生自激振荡的条件假设图示电路中：先通过输入一个正弦波信号，产生一个输出信号，此时，以极快的速度使输出信号，通过反馈网络送到输入端，且使反馈信号与原输入信号“一模一样”，同时切断原输入信号，由于放大器本身不能识别此时的输入究竟来自信号源，还是来自本身的输出，既然切换前后的输入信号“一模一样”，放大器就一视同仁地给予放大，形成：输出→反馈→输入→放大→输出→反馈→……这是一个循环往复的过程，放大器就构成了一个“自给自足”的自激振荡器。
上述假设指出：只有反馈到输入端的信号与原输入信号“一模一样”。
才能产生自激振荡，“一模一样”就是自激振荡的条件——亦称平衡条件。
i U U =5 是正弦波，而描述正弦波的三要素是：振幅、频率和相位。
i U U =5 振幅相等；相位相同（若相位总相同，则频率和初相一定都相等） 因为自激振荡是一个正反馈放大器，故可用反馈的概念来描述振荡条件。
当f i U U =时u u i u u i f A F U U A F U U ===11由于u A 和u F 都是复数 A j u u e A A φ=F j u u e F F ϕ=)(1F A j u u u u e F A F A ϕϕ+==∴此式要成立，则必有1=u u F A ，πϕϕn F A 2=+（ 2.1.0=n ）∴ 1=u u F A 振幅平衡条件πϕϕn F A 2=+（ 2.1.0=n ）相位平衡条件 （正反馈相移为0、2π……）要维持自激振荡必须满足这两个条件： （可以用荡秋千为例说明两个条件） 一要“顺势”（相位平衡条件）二要用力足够（振幅平衡条件）保证两个条件，秋千才能等幅摆动。
其中“顺势”（更重要，顺势才能省力）* 回过来再看负反馈放大器中产生自激的情况：负反馈放大器中，为了改善电路的性能，引入的是负反馈，即'(i f i U U U +=） o U U U f i i =-= ' （深度负反馈的条件）一旦在多级放大电路的低频或高频段上，附加相移 12.1()12(=+=+n n F A πϕϕ） 使0'==+if i U U U （深度负反馈条件下的自激条件）（F A A A f +=1中的01=+F A ） 1+=u u F A1-=F A u 负反馈变成了正反馈2.1.0()12(=+±=+n n F A πϕϕ）这种情况是要设法避免的。
放大电路将产生自激振荡
fc fc
一般要求 Φm ≥ 45
f /Hz fo Gm fo
f /Hz
m
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
6.4负反馈放大电路自激振荡的消除方法
为保证放大电路稳定工作，对于三级或三级以上的负反馈放大电路，需 采取适当措施破坏自激振荡的幅度条件和相位条件。
最简单的方法是减小反馈系数或反馈深度，使得在满足相位条件时不 满足幅度条件。
应当指出，理解消除自激振荡的基本思路以及不同方法的特点，要比具 体计算补偿元件的参数重要得多；这是因为在很多情况下，需要在正确思路 的指导下，通过实验来获得理想的补偿效果。
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
例16: 已知放大电路幅频特性近似如图所示。引入负反馈时，反 馈网络为纯电阻网络，且其参数的变化对基本放大电路的影响可 忽略不计。回答下列问题：
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
2.RC滞后补偿
除了电容校正以外，还可以利用电阻、电容元件串联组成的 RC 校正
网络来消除自激振荡。
（见教材P298—P300）
利用 RC 校正网络代替电容校正网络，将使通频带变窄的程度有所改善。
6. 负反馈放大电路的稳定性及相位补偿方法
3.密勒效应补偿
例14：已知某负反馈放大电路的 AF波特图，是判断该电路是否
稳定。
解：由波特图中的相频特性可见，
20lg AF/ dB 60
当 f = f0 时，相位移 AF = -180º，
40
满足相位条件；
20
此频率对应的对数幅频特性位
于横坐标轴之上，即：
0 AF
AF 1
0
结论：当f = f0 时，电路同时满足自激振荡
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自激振荡产生的条件
自激振荡的发生需要满足以下三个条件：
第一，必须有反馈回路，反馈回路指的是一种机制，即输出对输入反馈回到输入端，反馈回路使系统保持一定的稳定性并且能够实现自动调节输出。
第二，必须有系统超过分界点临界点的能力，若系统处于安定状态，则会受一个临界点的约束，该点会阻止系统变化，当系统达到分界点时，系统发生改变而超过分界点，而此时系统开始处于不稳定的状态，从而自激振荡开始来发生。
然后根据反馈回路，可以使系统自己实现平衡。
第三，必须存在一定的介质耗散，这个介质耗散的作用是把系统处于不安定状态的能量耗散掉，如果系统处于不安定状态，但是没有介质耗散，就会造成信号在多次经过反馈回路后，信号将会放大，这样可能会使信号发生失真，从而导致信号无法被准确的传输，而介质耗散将减弱信号，并有助于信号的传输和处理。
总之，自激振荡需要较强的条件，综上自激振荡的形成要求有反馈回路、能够超过分界点、有一定介质耗散，在实际应用中，若满足以上三个条件则有可能产生自激振荡，反之则不会产生自激振荡，从而达到预期的效果并稳定系统运行状态。