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電路理念/振盪器比較

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比較弛豫、LC 和 RC 振盪器的理念

弛豫振盪器

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基本理念。 更簡單、更直觀的弛豫振盪器由(圖 1)一個電流源、一個電勢能累積器(電容)、一個開關 SW 和一個負載(電阻)組成。[1] 這種裝置按以下兩個階段執行:在第一階段,我們將電流源連線到累積器並開始對其充電;在第二階段,我們將累積器連線到負載(開啟開關 SW)並將其放電。換句話說,在弛豫振盪的一個週期內,我們首先從電流源中提取一種能量(通常是電勢能)來填充累積器,然後從累積器中“吸乾”能量並將其“丟棄”到環境中。因此,在每個週期的第一階段,源必須恢復累積器中的能量。

圖 1. 弛豫振盪器只有一個累積元件;能量只在一個方向上移動。

特點。 請注意,弛豫裝置只需要一個累積元件。它位於能量路徑上,充當緩衝器,暫時中斷電流(只有平均電流保持不變)。這樣,它會間歇性地分割能量流。有趣的是,一個連續的電流進入累積器,而一個間歇性的電流離開它;因此,我們可以說弛豫振盪器將持續的能量輸入流“離散化”、“分批化”、“劑量化”。同時,累積器的含量週期性地增加和減少。曲線的形狀不是正弦曲線,因為在開關點(在峰值處),“產生電流”的量具有最大幅度。還要注意,增加和減少可以具有不同的持續時間。這種可能性的例子是閃光燈(緩慢充電,快速放電)、馬桶水箱、一個丈夫緩慢而連續地填充家庭儲蓄,而他的妻子則快速而定期地將其清空:)

LC 振盪器

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基本理念。 相反,為了產生理想的 LC 振盪(假設一個無損 LC 振盪電路),我們只在開始時為累積器充電一次(透過開啟圖底部開關 SW)。然後,我們從累積器中“吸乾”能量,但不會將其“丟棄”;相反,我們將它轉換為相反的種類(動能到勢能勢能到動能)並將轉換後的能量儲存在另一個累積器中。我們從一個累積器將能量移動、傳輸、傳送到另一個累積器。之後,我們使用這種能量來恢復第一個累積器的能量,而不是從源頭“吸取”能量(我們將能量移回)。

圖 2. LC 振盪器有兩個累積元件;能量在它們之間迴圈。

實現。 為此,LC 裝置由兩個異質(關於兩種能量)的累積元件組成(圖 2)。它們都可以提供能量(當它們充當源時)或儲存能量(當它們充當負載時)。當充當源時,它是一個減弱、耗盡、消耗能量的源,因為另一個(累積)元件會“吸出”源的能量。能量從源流向累積器,源的輸出量減少。

RC 振盪器

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比較三種振盪器

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相似之處

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  1. 兩個振盪電路都至少包含一個充當源或積分器的累積元件。
  1. 弛豫振盪器只包含一個累積元件,而 LC 振盪器包含兩個累積元件。
  2. 弛豫累積器是流動壓力形式的;LC 累積器是異質的(一個是流動形式,另一個是壓力形式)。
  3. 弛豫振盪器在累積器中只儲存一種能量(通常是電勢能),而 LC 振盪器在兩個累積器中儲存兩種相反的能量(動能勢能)。
  4. 在弛豫振盪器中,我們會“丟棄”能量,而在 LC 振盪器中,我們會將其暫時儲存在額外的累積器中,以便將來使用。這就是 LC 振盪器比弛豫振盪器更節能的原因。
  5. 共振現象在弛豫電路中不存在;它只能在 LC 振盪電路中觀察到。
  6. 在弛豫振盪器中,能量只在一個方向上移動(源 -> 累積器 -> 負載),而在 LC 振盪器中,能量週期性地改變其方向(它在兩個元件之間迴圈)。
  7. 弛豫振盪的形狀是尖峰狀、角度化的,而 LC 振盪的形狀是圓滑的(正弦曲線)。其原因是,在峰值處,弛豫振盪器的源以最大幅度改變其輸出量,而 LC 振盪器的“源”(帶電累積器)沒有改變其輸出量。
  8. 弛豫振盪的形狀可以是不對稱的(增加和減少可以有不同的持續時間),而 LC 振盪的形狀是完全對稱的。

參考文獻

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  1. 如何使電容兩端的電壓波動(建立弛豫振盪器理念)

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