วงจรออสซิลเลเตอร์เป็นวงจรไฟฟ้าอย่างง่ายที่ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุ ในวงจรดังกล่าวอาจเกิดความผันผวนของกระแสหรือแรงดันไฟฟ้าได้ ความถี่เรโซแนนซ์ของการสั่นดังกล่าวถูกกำหนดโดยสูตรของทอมสัน

วงจรออสซิลลาทอรี LC (OC) ประเภทนี้เป็นตัวอย่างที่ง่ายที่สุดของวงจรออสซิลลาทอรีเรโซแนนซ์ ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุที่เชื่อมต่อแบบอนุกรม เมื่อกระแสสลับไหลผ่านวงจรดังกล่าว ค่าของมันจะถูกกำหนดโดย: ฉัน = U / X Σ, ที่ไหน เอ็กซ์ Σ- ผลรวมของรีแอกแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำและความจุ

ฉันขอเตือนคุณว่าค่ารีแอกแตนซ์ของความจุและความเหนี่ยวนำนั้นขึ้นอยู่กับความถี่ของแรงดันไฟฟ้า

จากสูตรจะเห็นได้ชัดเจนว่าเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น รีแอกแทนซ์ตัวเหนี่ยวนำจะเพิ่มขึ้น รีแอคแทนซ์ของตัวเก็บประจุต่างจากคอยล์ตรงที่จะลดลงเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น รูปด้านล่างแสดงการขึ้นต่อกันของรีแอกแตนซ์ของตัวเหนี่ยวนำแบบกราฟิก เอ็กซ์แอลและตู้คอนเทนเนอร์ เอ็กซ์ ซีจากโอเมก้าความถี่ไซคลิก ω และกราฟการพึ่งพา ω จากผลรวมพีชคณิตของพวกเขา เอ็กซ์ Σ- กราฟแสดงการขึ้นต่อกันของความถี่ของรีแอกแตนซ์รวมของวงจรการสั่นแบบอนุกรมที่ประกอบด้วยตัวเก็บประจุและตัวเหนี่ยวนำ

กราฟแสดงให้เห็นอย่างชัดเจนที่ความถี่หนึ่ง ω=ω รรีแอกแตนซ์ของการเหนี่ยวนำและความจุมีค่าเท่ากัน แต่ตรงข้ามกับเครื่องหมาย และความต้านทานรวมของวงจรเป็นศูนย์ ที่ความถี่นี้ กระแสสูงสุดที่เป็นไปได้จะไหลในวงจร จำกัดเฉพาะการสูญเสียโอห์มมิกในการเหนี่ยวนำ (เช่น ความต้านทานแอ็กทีฟของคอยล์) และความต้านทานแอ็กทีฟภายในของแหล่งกำเนิดกระแสไฟฟ้า ความถี่ที่เกิดปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความถี่เรโซแนนซ์ นอกจากนี้ กราฟสามารถสรุปได้ดังต่อไปนี้: ที่ความถี่ต่ำกว่าความถี่เรโซแนนซ์ รีแอกแตนซ์ของซีรีย์ CC จะมีแฟคเตอร์แบบคาปาซิทีฟ และที่ความถี่สูงกว่าจะมีลักษณะอุปนัย ความถี่เรโซแนนซ์สามารถพบได้โดยใช้สูตรของทอมสัน ซึ่งหามาได้ง่ายจากสูตรของรีแอกแตนซ์ของส่วนประกอบทั้งสองของ CC ซึ่งเท่ากับรีแอกแตนซ์ของพวกมัน:

ในรูปด้านล่าง เราแสดงวงจรสมมูลของวงจรเรโซแนนซ์อนุกรมโดยคำนึงถึงการสูญเสียโอห์มมิกที่ใช้งานอยู่ รโดยมีแหล่งกำเนิดกระแสแรงดันฮาร์มอนิกในอุดมคติที่มีแอมพลิจูดที่แน่นอน คุณ- คำนวณอิมพีแดนซ์หรือเรียกอีกอย่างว่าอิมพีแดนซ์ของวงจร: Z = √(R 2 +X Σ 2), ที่ไหน X Σ = ω L-1/ωC- ที่ความถี่เรโซแนนซ์ เมื่อทั้งสองปฏิกิริยา XL = ωลและ X ค = 1/ωСเท่ากันในโมดูลัส เอ็กซ์ Σมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์และใช้งานได้ในธรรมชาติเท่านั้น และกระแสในวงจรคำนวณโดยอัตราส่วนของแอมพลิจูดแรงดันไฟฟ้าของแหล่งกำเนิดกระแสต่อความต้านทานการสูญเสียตามกฎของโอห์ม: ผม=คุณ/ร- ในกรณีนี้ค่าแรงดันไฟฟ้าเดียวกันจะลดลงบนขดลวดและภาชนะซึ่งมีการจ่ายส่วนประกอบของพลังงานที่ทำปฏิกิริยาได้เช่น U L = UC = IX L = IX C.

ที่ความถี่ใดๆ ยกเว้นความถี่เรโซแนนซ์ แรงดันไฟฟ้าของตัวเหนี่ยวนำและความจุจะแตกต่างกัน - ขึ้นอยู่กับความกว้างของกระแสในวงจรและพิกัดของโมดูลรีแอกแตนซ์ เอ็กซ์แอลและ เอ็กซ์ ซีดังนั้นจึงเรียกว่าการสั่นพ้องในวงจรออสซิลเลเตอร์แบบอนุกรม เรโซแนนซ์แรงดันไฟฟ้า.

ลักษณะที่สำคัญมากของ CC ก็คือความต้านทานของคลื่นด้วย ρ และปัจจัยด้านคุณภาพ QC ถาม- ความต้านทานของคลื่น ρ คำนวณค่ารีแอกแตนซ์ของส่วนประกอบทั้งสอง (L,C) ที่ความถี่เรโซแนนซ์: ρ = XL = X Cที่ ω =ω ร- ความต้านทานลักษณะเฉพาะสามารถคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้: ρ = √(ลิตร/ซี)- ความต้านทานลักษณะเฉพาะ ρ ถือเป็นการวัดเชิงปริมาณของพลังงานที่สะสมโดยส่วนประกอบที่ทำปฏิกิริยาของวงจร - W L = (LI 2)/2และ W C =(CU 2)/2- อัตราส่วนของพลังงานที่สะสมโดยองค์ประกอบปฏิกิริยาของ CC ต่อพลังงานของการสูญเสียความต้านทานในช่วงเวลาหนึ่งเรียกว่าปัจจัยด้านคุณภาพ ถามเคเค ปัจจัยด้านคุณภาพของวงจรออสซิลเลเตอร์- ปริมาณที่กำหนดแอมพลิจูดและความกว้างของลักษณะแอมพลิจูด-ความถี่ของการสั่นพ้องและบ่งชี้จำนวนครั้งที่พลังงานที่เก็บไว้ในยานอวกาศมากกว่าการสูญเสียพลังงานในช่วงเวลาของการสั่นเพียงครั้งเดียว ปัจจัยด้านคุณภาพยังคำนึงถึงการต้านทานแบบแอคทีฟด้วย ร- สำหรับอนุกรม QC ในวงจร RLC ซึ่งส่วนประกอบแพสซีฟทั้งสามเชื่อมต่อกันเป็นอนุกรม ตัวประกอบด้านคุณภาพจะคำนวณโดยนิพจน์:

ที่ไหน ร, ลและ ค- ความต้านทาน ความเหนี่ยวนำ และความจุของวงจรเรโซแนนซ์ของ CC

ส่วนกลับของปัจจัยด้านคุณภาพ d = 1/คิวนักฟิสิกส์เรียกมันว่า KK Damping ในการพิจารณาปัจจัยด้านคุณภาพ โดยปกติจะใช้นิพจน์ ถาม = ρ/อาร์, ที่ไหน ร- ความต้านทานต่อการสูญเสียโอห์มมิกของ CC โดยแสดงลักษณะพลังของการสูญเสียแบบแอคทีฟของ CC P = ฉัน 2 อาร์- ปัจจัยด้านคุณภาพของวงจรออสซิลเลเตอร์ส่วนใหญ่จะแตกต่างกันไปตั้งแต่หลายหน่วยไปจนถึงหลายร้อยและสูงกว่า ปัจจัยด้านคุณภาพของระบบออสซิลเลเตอร์ เช่น เพียโซอิเล็กทริก หรืออาจเป็นหลายพันหรือมากกว่านั้นก็ได้

โดยทั่วไปคุณสมบัติความถี่ของ CC จะถูกประเมินโดยใช้การตอบสนองความถี่ ในขณะที่วงจรเองก็ถือเป็นเครือข่ายสี่เทอร์มินัล รูปภาพด้านล่างแสดงเครือข่ายสี่ขั้วเบื้องต้นที่มี CC ตามลำดับและการตอบสนองความถี่ของวงจรเหล่านี้ แกน X ของกราฟแสดงค่าสัมประสิทธิ์การถ่ายโอนแรงดันไฟฟ้าของวงจร K หรืออัตราส่วนของแรงดันเอาต์พุตต่ออินพุต

สำหรับวงจรพาสซีฟ (ที่ไม่มีองค์ประกอบขยายและแหล่งพลังงาน) ค่า ถึงไม่เคยสูงกว่าหนึ่ง ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับจะมีน้อยที่สุดที่ความถี่เรโซแนนซ์ จากนั้นค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านมีแนวโน้มที่จะเป็นเอกภาพ ที่ความถี่อื่นที่ไม่ใช่เรโซแนนซ์ ความต้านทานไฟฟ้ากระแสสลับต่อไฟฟ้ากระแสสลับจะสูงและค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านจะอยู่ใกล้กับศูนย์

เมื่อมีการสั่นพ้อง แหล่งสัญญาณอินพุตจะลัดวงจรโดยความต้านทาน KK ต่ำ ดังนั้นค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านจะลดลงจนเกือบเป็นศูนย์ ในทางตรงกันข้าม ที่ความถี่อินพุตที่อยู่ไกลจากความถี่เรโซแนนซ์ ค่าสัมประสิทธิ์มีแนวโน้มที่จะเป็นเอกภาพ คุณสมบัติของ CC ในการเปลี่ยนค่าสัมประสิทธิ์การส่งสัญญาณที่ความถี่ใกล้กับเสียงสะท้อนนั้นใช้กันอย่างแพร่หลายในการฝึกวิทยุสมัครเล่นเมื่อจำเป็นต้องเลือกสัญญาณที่มีความถี่ที่ต้องการจากสัญญาณที่คล้ายกันหลายตัว แต่ในความถี่ที่ต่างกัน ดังนั้นในเครื่องรับวิทยุใด ๆ ที่ใช้ CC การปรับจูนจะดำเนินการตามความถี่ของสถานีวิทยุที่ต้องการ คุณสมบัติของการเลือกเพียงความถี่เดียวจากหลายความถี่เรียกว่าการเลือก ในกรณีนี้ความเข้มของการเปลี่ยนแปลงค่าสัมประสิทธิ์การส่งสัญญาณเมื่อปรับความถี่ของอิทธิพลจากการสั่นพ้องจะอธิบายโดยพาสแบนด์ ถือเป็นช่วงความถี่ที่ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านลดลง (เพิ่มขึ้น) สัมพันธ์กับค่าที่ความถี่เรโซแนนซ์ไม่สูงกว่า 0.7 (dB)

เส้นประในรูปแสดงถึงการตอบสนองความถี่ของวงจรที่คล้ายกัน โดย CC ที่มีการสั่นพ้องเท่ากัน แต่มีปัจจัยด้านคุณภาพต่ำกว่า ดังที่เราเห็นจากกราฟ แบนด์วิธจะเพิ่มขึ้นและการเลือกลดลง

ในวงจรนี้ องค์ประกอบปฏิกิริยาสององค์ประกอบที่มีระดับปฏิกิริยาต่างกันจะเชื่อมต่อกันแบบขนาน รูปด้านล่างแสดงการขึ้นต่อกันของค่าการนำไฟฟ้าปฏิกิริยาของการเหนี่ยวนำแบบกราฟิก BL = 1/ωLและความจุของตัวเก็บประจุ บี ค = -ωCตลอดจนค่าการนำไฟฟ้าทั่วไป ใน Σ- และในวงจรออสซิลเลเตอร์นี้ จะมีความถี่เรโซแนนซ์ซึ่งค่ารีแอกแตนซ์ของส่วนประกอบทั้งสองมีค่าเท่ากัน นี่แสดงให้เห็นว่าที่ความถี่นี้ CC แบบขนานมีความต้านทานอย่างมากต่อกระแสสลับ

แน่นอนว่าความต้านทานของ CC ขนานจริง (ที่มีการสูญเสีย) นั้นไม่ได้มีแนวโน้มที่จะไม่มีที่สิ้นสุด - ยิ่งต่ำกว่าความต้านทานการสูญเสียในวงจรโอห์มมิกก็จะยิ่งสูงขึ้นเท่านั้น กล่าวคือ ลดลงในสัดส่วนโดยตรงกับปัจจัยด้านคุณภาพที่ลดลง

ลองพิจารณาวงจรที่ง่ายที่สุดที่ประกอบด้วยแหล่งกำเนิดของการแกว่งฮาร์มอนิกและ CC แบบขนาน หากความถี่ธรรมชาติของเครื่องกำเนิด (แหล่งจ่ายแรงดัน) ตรงกับความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร กิ่งอุปนัยและตัวเก็บประจุจะมีความต้านทานต่อกระแสสลับเท่ากันและกระแสในกิ่งก้านจะเท่ากันทุกประการ ดังนั้นเราจึงสามารถพูดได้อย่างมั่นใจว่าในโครงการนี้มี เสียงสะท้อนในปัจจุบัน- ปฏิกิริยาของส่วนประกอบทั้งสองสามารถชดเชยซึ่งกันและกันได้สำเร็จ และความต้านทานของ CC ต่อกระแสที่ไหลจะมีความแอ็คทีฟเต็มที่ (มีเพียงส่วนประกอบต้านทาน) ค่าของความต้านทานนี้คำนวณโดยการคูณปัจจัยด้านคุณภาพของ QC และความต้านทานลักษณะเฉพาะ R eq = Q ρ- ที่ความถี่อื่นๆ ความต้านทานของ CC แบบขนานจะลดลงและกลายเป็นปฏิกิริยาที่ความถี่ต่ำกว่า อุปนัย และที่ความถี่สูงกว่าจะเป็นแบบคาปาซิทีฟ

ลองพิจารณาการพึ่งพาค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของควอดริโพลต่อความถี่ในกรณีนี้

เครือข่ายสี่เทอร์มินัลที่ความถี่เรโซแนนซ์แสดงถึงความต้านทานที่ค่อนข้างใหญ่ต่อกระแสสลับที่ไหลดังนั้นเมื่อ ω=ω รค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์ (และยังคำนึงถึงการสูญเสียโอห์มมิกจริงด้วย) ที่ความถี่อื่นนอกเหนือจากเรโซแนนซ์ ความต้านทานของ CC จะลดลง และค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านของควอดริโพลจะเพิ่มขึ้น สำหรับเครือข่ายสี่เทอร์มินัลของตัวเลือกที่สอง สถานการณ์จะตรงกันข้าม - ที่ความถี่เรโซแนนซ์ CC จะมีความต้านทานสูงมาก เช่น ค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านจะสูงสุดและมีแนวโน้มที่จะเป็นเอกภาพ) หากความถี่แตกต่างอย่างมีนัยสำคัญจากความถี่เรโซแนนซ์ แหล่งกำเนิดสัญญาณจะถูกสับเปลี่ยนในทางปฏิบัติ และค่าสัมประสิทธิ์การส่งผ่านจะมีแนวโน้มเป็นศูนย์

สมมติว่าเราจำเป็นต้องสร้าง CC แบบขนานที่มีความถี่เรโซแนนซ์ 1 MHz ให้เราทำการคำนวณ QC ดังกล่าวเบื้องต้นอย่างง่าย นั่นคือเราคำนวณค่าความจุและความเหนี่ยวนำที่ต้องการ ลองใช้สูตรง่ายๆ:

ยาว=(159.1/F) 2 /ค ที่ไหน:

ลความเหนี่ยวนำของคอยล์ในหน่วย µH; กับความจุของตัวเก็บประจุเป็น pF; เอฟความถี่เรโซแนนซ์ในหน่วย MHz

ลองตั้งความถี่ 1 MHz และความจุ 1,000 pF เราได้รับ:

L=(159.1/1) 2/1000 = 25 µH

ดังนั้นหากวิทยุสมัครเล่นแบบโฮมเมดของเราใช้ CC ที่ความถี่ 1 MHz เราจำเป็นต้องใช้ความจุ 1,000 pF และค่าความเหนี่ยวนำ 25 μH ตัวเก็บประจุค่อนข้างง่ายในการเลือก แต่ IMHO ง่ายกว่าในการเหนี่ยวนำด้วยตัวเอง

เมื่อต้องการทำเช่นนี้ ให้คำนวณจำนวนรอบของขดลวดที่ไม่มีแกน

N=32 *v(L/D)ที่ไหน:

N จำนวนรอบที่ต้องการ; L ระบุความเหนี่ยวนำใน µH; D คือเส้นผ่านศูนย์กลางของโครงคอยล์

สมมติว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเฟรมคือ 5 มม. ดังนั้น:

N=32*v(25/5) = 72 รอบ

สูตรนี้ถือเป็นค่าประมาณ โดยไม่ได้คำนึงถึงความจุตัวเหนี่ยวนำอินเตอร์เทิร์นของตัวเอง สูตรนี้ทำหน้าที่คำนวณพารามิเตอร์ของคอยล์เบื้องต้นซึ่งจะถูกปรับเมื่อทำการปรับวงจรในอุปกรณ์

ในการฝึกวิทยุสมัครเล่นมักใช้ขดลวดที่มีแกนปรับทำจากเฟอร์ไรต์ซึ่งมีความยาว 12-14 มม. และมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 2.5 - 3 มม. แกนดังกล่าวถูกใช้อย่างแข็งขันในวงจรออสซิลเลเตอร์ของเครื่องรับ

วันนี้เราสนใจสิ่งที่ง่ายที่สุด วงจรการสั่นหลักการทำงานและการประยุกต์ของมัน

หากต้องการข้อมูลที่เป็นประโยชน์ในหัวข้ออื่นๆ โปรดไปที่ช่องโทรเลขของเรา

การสั่น– กระบวนการที่ทำซ้ำเมื่อเวลาผ่านไปและมีลักษณะเฉพาะโดยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของระบบรอบจุดสมดุล

สิ่งแรกที่นึกถึงคือการสั่นสะเทือนทางกลของลูกตุ้มทางคณิตศาสตร์หรือสปริง แต่การสั่นสะเทือนก็สามารถเป็นแม่เหล็กไฟฟ้าได้เช่นกัน

ตามคำนิยาม วงจรการสั่น(หรือเป็นวงจรไฟฟ้าที่มีการสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าอิสระ

วงจรดังกล่าวเป็นวงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยขดลวดเหนี่ยวนำ ล และตัวเก็บประจุที่มีความจุ ค - องค์ประกอบทั้งสองนี้สามารถเชื่อมต่อได้เพียงสองวิธีเท่านั้น - แบบอนุกรมและแบบขนาน ให้เราแสดงในรูปด้านล่างภาพและแผนภาพของวงจรออสซิลเลเตอร์อย่างง่าย

อนึ่ง! ขณะนี้มีส่วนลดสำหรับผู้อ่านของเราทุกคน 10% บน .

อนึ่ง! ขณะนี้มีส่วนลดสำหรับผู้อ่านของเราทุกคน 10% บน .

หลักการทำงานของวงจรออสซิลเลเตอร์

ลองดูตัวอย่างที่เราชาร์จตัวเก็บประจุก่อนและทำวงจรให้สมบูรณ์ หลังจากนั้นกระแสไฟฟ้าไซน์ซอยด์จะเริ่มไหลในวงจร ตัวเก็บประจุถูกระบายออกทางขดลวด ในขดลวดเมื่อมีกระแสไฟฟ้าไหลผ่าน ก แรงเคลื่อนไฟฟ้าที่เกิดจากตนเองมุ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับกระแสตัวเก็บประจุ

เมื่อคายประจุจนหมดตัวเก็บประจุก็ต้องขอบคุณพลังงาน แรงเคลื่อนไฟฟ้าคอยล์ซึ่งขณะนี้จะสูงสุดจะเริ่มชาร์จอีกครั้ง แต่จะอยู่ในขั้วย้อนกลับเท่านั้น

การสั่นที่เกิดขึ้นในวงจร - การสั่นแบบหน่วงฟรี นั่นก็คือหากไม่มีการจัดหาพลังงานเพิ่มเติม การสั่นในวงจรการสั่นจริงใดๆ จะหยุดไม่ช้าก็เร็ว เช่นเดียวกับการสั่นใดๆ ในธรรมชาติ

นี่เป็นเพราะความจริงที่ว่าวงจรประกอบด้วยวัสดุจริง (ตัวเก็บประจุ, ขดลวด, สายไฟ) ที่มีคุณสมบัติเช่นความต้านทานไฟฟ้าและการสูญเสียพลังงานในวงจรการสั่นจริงนั้นเป็นสิ่งที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ มิฉะนั้นอุปกรณ์ง่าย ๆ นี้อาจกลายเป็นเครื่องจักรที่เคลื่อนไหวได้ตลอดกาลซึ่งอย่างที่เราทราบกันดีว่าเป็นไปไม่ได้

ลักษณะสำคัญอีกประการหนึ่งคือปัจจัยด้านคุณภาพ ถาม - ปัจจัยด้านคุณภาพจะกำหนดแอมพลิจูดของเรโซแนนซ์และแสดงจำนวนครั้งที่พลังงานสำรองในวงจรเกินกว่าการสูญเสียพลังงานระหว่างช่วงการสั่นหนึ่งช่วง ยิ่งปัจจัยด้านคุณภาพของระบบสูงเท่าใด การสั่นก็จะสลายช้าลงเท่านั้น

เสียงสะท้อนของวงจร LC

การสั่นของแม่เหล็กไฟฟ้าเกิดขึ้นที่ความถี่หนึ่งซึ่งเรียกว่าเรโซแนนซ์ อ่านเพิ่มเติมในบทความแยกต่างหากของเรา ความถี่การสั่นสามารถเปลี่ยนแปลงได้โดยการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์ของวงจร เช่น ความจุของตัวเก็บประจุ ค , ตัวเหนี่ยวนำคอยล์ ล , ความต้านทานของตัวต้านทาน ร (สำหรับ วงจรแอลซีอาร์).

การประยุกต์ใช้วงจรการสั่น

วงจรออสซิลเลเตอร์ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในทางปฏิบัติ ตัวกรองความถี่ถูกสร้างขึ้นบนพื้นฐานของมัน ไม่ใช่เครื่องรับวิทยุหรือเครื่องกำเนิดสัญญาณความถี่ใดความถี่หนึ่งที่สามารถทำได้หากไม่มีมัน

หากคุณไม่ทราบวิธีการคำนวณวงจร LC หรือคุณไม่มีเวลาเลย โปรดติดต่อฝ่ายบริการนักศึกษามืออาชีพ ความช่วยเหลือคุณภาพสูงและรวดเร็วในการแก้ปัญหาใด ๆ จะไม่ทำให้คุณรอ!

วงจรการสั่น

วงจรไฟฟ้าที่ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำและตัวเก็บประจุซึ่งสามารถกระตุ้นการสั่นทางไฟฟ้าได้ หาก ณ จุดใดจุดหนึ่งตัวเก็บประจุถูกชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้า V 0 ดังนั้นพลังงานที่เข้มข้นในสนามไฟฟ้าของตัวเก็บประจุจะเท่ากับ อีส = , โดยที่ C คือความจุของตัวเก็บประจุ เมื่อตัวเก็บประจุคายประจุ กระแสจะไหลในขดลวด ฉันซึ่งจะเพิ่มขึ้นจนกว่าตัวเก็บประจุจะหมดประจุจนหมด ในขณะนี้ พลังงานไฟฟ้าของขดลวดคือ E c = 0 และพลังงานแม่เหล็กที่มีความเข้มข้นในขดลวด E L = L คือการเหนี่ยวนำของขดลวด I 0 คือค่ากระแสสูงสุด จากนั้นกระแสในคอยล์ก็เริ่มตกและแรงดันตกคร่อมตัวเก็บประจุจะเพิ่มขึ้นเป็นค่าสัมบูรณ์ แต่มีเครื่องหมายตรงกันข้าม หลังจากนั้นครู่หนึ่งกระแสผ่านการเหนี่ยวนำจะหยุดลงและตัวเก็บประจุจะชาร์จแรงดัน - V 0 พลังงานของ QC จะรวมอยู่ในตัวเก็บประจุที่มีประจุอีกครั้ง จากนั้นกระบวนการนี้จะทำซ้ำ แต่มีทิศทางตรงกันข้ามกับกระแส แรงดันไฟฟ้าบนแผ่นตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมาย วี=วี 0 คอส ω 0 เสื้อ,กตัวเหนี่ยวนำปัจจุบัน ฉัน = ฉัน 0บาป ω 0 ทีกล่าวคือ การสั่นของแรงดันและกระแสฮาร์มอนิกตามธรรมชาติจะถูกกระตุ้นใน CC ด้วยความถี่ ω 0 = 2 π/T 0 โดยที่ T0- คาบของการสั่นตามธรรมชาติเท่ากับ T0= 2π

อย่างไรก็ตาม ในรังสีคอสมิกจริง พลังงานบางส่วนจะสูญเสียไป ใช้ในการทำความร้อนลวดขดลวดซึ่งมีความต้านทานแบบแอกทีฟต่อการแผ่รังสีของคลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าออกสู่พื้นที่โดยรอบและการสูญเสียอิเล็กทริก (ดูการสูญเสียอิเล็กทริก) , ซึ่งนำไปสู่การหน่วงของการสั่น แอมพลิจูดของการแกว่งจะค่อยๆ ลดลง เพื่อให้แรงดันไฟฟ้าบนแผ่นตัวเก็บประจุเปลี่ยนแปลงไปตามกฎหมาย: V = V 0 e -δt cosω เสื้อโดยที่สัมประสิทธิ์δ = R/2L -ตัวบ่งชี้การลดทอน (สัมประสิทธิ์) และ ω = - ความถี่ของการสั่นแบบหน่วง ดังนั้นการสูญเสียนำไปสู่การเปลี่ยนแปลงไม่เพียงแต่ในความกว้างของการแกว่งเท่านั้น แต่ยังรวมถึงระยะเวลาด้วย ที = 2π/ω. คุณภาพของตัวเก็บประจุมักจะมีลักษณะเฉพาะด้วยปัจจัยด้านคุณภาพ Q ซึ่งกำหนดจำนวนการสั่นที่ตัวเก็บประจุจะดำเนินการหลังจากชาร์จตัวเก็บประจุหนึ่งครั้ง ก่อนที่แอมพลิจูดของการสั่นจะลดลง จครั้งหนึ่ง ( จ- ฐานของลอการิทึมธรรมชาติ)

หากคุณรวมตัวสร้างที่มีแรงเคลื่อนไฟฟ้าตัวแปรไว้ใน KK: ยู = ยู 0คอสΩ ที() จากนั้นการแกว่งที่ซับซ้อนจะเกิดขึ้นใน KK ซึ่งเป็นผลรวมของการแกว่งของมันเองด้วยความถี่ ω 0 และการแกว่งแบบบังคับด้วยความถี่ Ω หลังจากเปิดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าไปสักระยะ การสั่นตามธรรมชาติในวงจรจะหายไปและมีเพียงการบังคับเท่านั้นที่จะยังคงอยู่ แอมพลิจูดของการสั่นแบบบังคับคงที่เหล่านี้ถูกกำหนดโดยความสัมพันธ์

นั่นคือมันไม่เพียงขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอกเท่านั้น U0,แต่ยังอยู่ที่ความถี่ Ω ด้วย การขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการแกว่งใน K. k

ความถี่ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอกเรียกว่าลักษณะเรโซแนนซ์ของวงจร แอมพลิจูดที่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วเกิดขึ้นที่ค่า Ω ใกล้กับความถี่ธรรมชาติ ω 0 K.c ที่ Ω = ω 0 แอมพลิจูดของการแกว่ง V makc คือ Q มากกว่าแอมพลิจูดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอก คุณเนื่องจากโดยปกติแล้ว 10 Q 100 QC จึงสามารถเลือกจากชุดการสั่นที่มีความถี่ใกล้กับ ω 0 เป็นคุณสมบัติ (หัวกะทิ) ของ CC ที่ใช้ในทางปฏิบัติ ขอบเขต (แบนด์) ของความถี่ ΔΩ ใกล้ ω 0 ซึ่งภายในความกว้างของการแกว่งใน QC เปลี่ยนแปลงเพียงเล็กน้อย ขึ้นอยู่กับปัจจัยด้านคุณภาพ Q ในเชิงตัวเลข Q เท่ากับอัตราส่วนของความถี่ ω 0 ของการแกว่งตามธรรมชาติต่อความถี่ แบนด์วิธ ∆Ω

ในการเพิ่มการเลือกของปัจจัย Q จำเป็นต้องเพิ่ม Q อย่างไรก็ตาม การเพิ่มขึ้นของปัจจัยด้านคุณภาพจะมาพร้อมกับการเพิ่มเวลาที่ใช้ในการสร้างการแกว่งในกล่อง Q-box ในวงจรที่มีปัจจัยคุณภาพสูงจะไม่มีเวลาติดตามการเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วในแอมพลิจูดของแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอก ข้อกำหนดสำหรับการเลือก CC สูงขัดแย้งกับข้อกำหนดสำหรับการส่งสัญญาณที่เปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็ว ตัวอย่างเช่น ในเครื่องขยายสัญญาณโทรทัศน์ ปัจจัยด้านคุณภาพของ QC มักจะใช้วงจรที่มี QC ที่เชื่อมต่อถึงกันตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ระบบดังกล่าวซึ่งมีการเชื่อมต่อที่เลือกไว้อย่างเหมาะสม จะมีเส้นโค้งเรโซแนนซ์เกือบเป็นสี่เหลี่ยม (เส้นประ)

นอกเหนือจากค่าสัมประสิทธิ์เชิงเส้นที่อธิบายไว้พร้อมค่าคงที่แล้ว ลและ C จะใช้ QK แบบไม่เชิงเส้นซึ่งเป็นพารามิเตอร์ ลหรือ C ขึ้นอยู่กับแอมพลิจูดของการแกว่ง ตัวอย่างเช่นหากแกนเหล็กถูกแทรกเข้าไปในขดลวดตัวเหนี่ยวนำของขดลวด จากนั้นจะทำให้แม่เหล็กของเหล็กและตัวเหนี่ยวนำตามมาด้วย ลคอยล์เปลี่ยนไปตามการเปลี่ยนแปลงของกระแสที่ไหลผ่าน คาบของการสั่นในวงแหวนคอสมิกนั้นขึ้นอยู่กับแอมพลิจูด ดังนั้นเส้นโค้งเรโซแนนซ์จึงได้รับความชัน และที่แอมพลิจูดขนาดใหญ่จะมีความคลุมเครือ () ในกรณีหลัง การกระโดดของแอมพลิจูดจะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงความถี่ Ω ของแรงเคลื่อนไฟฟ้าภายนอกอย่างราบรื่น ผลกระทบแบบไม่เชิงเส้นจะเด่นชัดมากขึ้น ยิ่งสูญเสียในวงจรเรโซแนนซ์น้อยลงเท่านั้น ในวงจรเรโซแนนซ์ที่มีแฟกเตอร์คุณภาพต่ำ ความไม่เชิงเส้นจะไม่ส่งผลต่อลักษณะของเส้นโค้งเรโซแนนซ์เลย

ความหมาย: Strelkov S.P. ทฤษฎีการแกว่งเบื้องต้น, M. - L. , 1951

V.N. Parygin.

ข้าว. 2. วงจรออสซิลเลเตอร์พร้อมแหล่งกำเนิดแรงเคลื่อนไฟฟ้าตัวแปร คุณ=คุณ 0 คอสΩt

ข้าว. 3. เส้นโค้งเรโซแนนซ์ของวงจรการสั่น: ω 0 - ความถี่ของการสั่นตามธรรมชาติ Ω - ความถี่ของการสั่นแบบบังคับ ΔΩ - ย่านความถี่ใกล้ ω 0 ที่ขอบเขตของแอมพลิจูดของการแกว่ง วี = 0,7 วีมักซี เส้นประคือเส้นโค้งเรโซแนนซ์ของวงจรสองวงจรที่เชื่อมต่อกัน

สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต - ม.: สารานุกรมโซเวียต. 1969-1978 .

ในบทความที่แล้ว เราได้ดูวงจรออสซิลลาทอรีแบบอนุกรม เนื่องจากองค์ประกอบวิทยุทั้งหมดที่เข้าร่วมในวงจรนั้นเชื่อมต่อกันแบบอนุกรม ในบทความเดียวกัน เราจะดูวงจรการสั่นแบบขนานที่ขดลวดและตัวเก็บประจุเชื่อมต่อแบบขนาน

วงจรออสซิลเลเตอร์ขนานในแผนภาพ

บนแผนภาพ วงจรการสั่นในอุดมคติดูเหมือนว่านี้:

ในความเป็นจริง คอยล์ของเรามีความต้านทานการสูญเสียที่ดี เนื่องจากขดลวดถูกพันจากลวด และตัวเก็บประจุก็มีความต้านทานการสูญเสียด้วยเช่นกัน การสูญเสียประจุไฟฟ้ามีน้อยมากและมักถูกละเลย ดังนั้นเราจึงเหลือความต้านทานการสูญเสียคอยล์ R เพียงตัวเดียวจากนั้นจึงต่อวงจร วงจรการสั่นจริงจะมีลักษณะเช่นนี้:

ที่ไหน

R คือความต้านทานการสูญเสียวงจร, โอห์ม

L คือตัวเหนี่ยวนำนั่นเอง เฮนรี่

C คือความจุของตัวมันเอง Farad

การทำงานของวงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนาน

มาเชื่อมต่อวงจรออสซิลเลเตอร์ขนานแท้กับเครื่องกำเนิดความถี่

จะเกิดอะไรขึ้นถ้าเราจ่ายกระแสให้กับวงจรด้วยความถี่เป็นศูนย์เฮิรตซ์ซึ่งก็คือกระแสตรง? มันจะวิ่งผ่านคอยล์อย่างสงบและจะถูกจำกัดโดยการสูญเสีย R ของคอยล์เท่านั้น ไม่มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านตัวเก็บประจุ เนื่องจากตัวเก็บประจุไม่อนุญาตให้กระแสตรงไหลผ่าน ฉันเขียนเกี่ยวกับสิ่งนี้ในบทความ: ตัวเก็บประจุในวงจรกระแสตรงและกระแสสลับ

มาเพิ่มความถี่กันแล้ว ดังนั้นเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ตัวเก็บประจุและคอยล์ของเราจะเริ่มทำปฏิกิริยากับกระแสไฟฟ้า

รีแอกแตนซ์ของคอยล์แสดงโดยสูตร

และตัวเก็บประจุตามสูตร

หากคุณค่อยๆ เพิ่มความถี่ คุณสามารถเข้าใจได้จากสูตรที่ว่าเมื่อความถี่เพิ่มขึ้นอย่างราบรื่น ตัวเก็บประจุจะมีความต้านทานมากกว่าตัวเหนี่ยวนำตั้งแต่เริ่มต้น ที่ความถี่หนึ่ง รีแอกแตนซ์ของคอยล์ X L และตัวเก็บประจุ X C จะเท่ากัน หากคุณเพิ่มความถี่เพิ่มเติม ขดลวดก็จะมีความต้านทานมากกว่าตัวเก็บประจุอยู่แล้ว

เสียงสะท้อนของวงจรออสซิลลาทอรีแบบขนาน

คุณสมบัติที่น่าสนใจมากของวงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนานคือเมื่อ X L = X C วงจรออสซิลเลเตอร์ของเราจะเข้าสู่ เสียงก้อง- เมื่อเกิดเสียงสะท้อน วงจรการสั่นจะเริ่มให้ความต้านทานต่อกระแสไฟฟ้าสลับมากขึ้น ความต้านทานนี้มักเรียกว่า ต้านทานเรโซแนนซ์รูปร่าง และแสดงโดยสูตร:

ที่ไหน

Rres คือความต้านทานของวงจรที่ความถี่เรโซแนนซ์

L คือความเหนี่ยวนำที่แท้จริงของขดลวด

C คือความจุที่แท้จริงของตัวเก็บประจุ

R - ความต้านทานการสูญเสียคอยล์

สูตรเรโซแนนซ์

สำหรับวงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนาน สูตรของทอมสันสำหรับความถี่เรโซแนนซ์ยังใช้ได้กับวงจรออสซิลเลเตอร์แบบอนุกรมด้วย:

ที่ไหน

F คือความถี่เรโซแนนซ์ของวงจร เฮิรตซ์

L - ตัวเหนี่ยวนำคอยล์, เฮนรี่

C - ความจุของตัวเก็บประจุ Farads

วิธีค้นหาเสียงสะท้อนในทางปฏิบัติ

เอาล่ะ เรามาเข้าประเด็นกันดีกว่า เราใช้หัวแร้งในมือของเราแล้วบัดกรีคอยล์และตัวเก็บประจุแบบขนาน คอยล์มีค่า 22 µH และตัวเก็บประจุคือ 1,000 pF

ดังนั้น แผนภาพที่แท้จริงของวงจรนี้จะเป็นดังนี้:

เพื่อแสดงทุกอย่างอย่างชัดเจนและชัดเจน ให้เพิ่มตัวต้านทาน 1 KOhm แบบอนุกรมเข้ากับวงจรและประกอบวงจรต่อไปนี้:

เราจะเปลี่ยนความถี่ของเครื่องกำเนิดและเราจะลบแรงดันไฟฟ้าออกจากเทอร์มินัล X1 และ X2 แล้วดูบนออสซิลโลสโคป

เดาได้ไม่ยากว่าความต้านทานของวงจรออสซิลโลสโคปแบบขนานจะขึ้นอยู่กับความถี่ของเครื่องกำเนิด เนื่องจากในวงจรออสซิลโลสโคปนี้ เราเห็นองค์ประกอบวิทยุสององค์ประกอบซึ่งรีแอกแตนซ์ขึ้นอยู่กับความถี่โดยตรง ดังนั้นเราจะแทนที่วงจรออสซิลโลสโคปด้วย ความต้านทานเท่ากันของวงจร R con

แผนภาพแบบง่ายจะมีลักษณะดังนี้:

ฉันสงสัยว่าวงจรนี้มีลักษณะอย่างไร? มันเป็นตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าหรือไม่? อย่างแน่นอน! ดังนั้น จำกฎของตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้า: ที่ความต้านทานต่ำ แรงดันตกน้อยลง เมื่อความต้านทานสูง แรงดันตกมากขึ้น ข้อสรุปใดที่สามารถสรุปได้เกี่ยวกับวงจรออสซิลเลเตอร์ของเรา? ใช่ทุกอย่างเป็นเรื่องง่าย: ที่ความถี่เรโซแนนซ์ความต้านทาน Rcon จะสูงสุดซึ่งเป็นผลมาจากการที่แรงดันไฟฟ้าที่มากขึ้นจะ "ลดลง" ที่ความต้านทานนี้

มาเริ่มต้นประสบการณ์ของเรากันดีกว่า เราเพิ่มความถี่ของเครื่องกำเนิดโดยเริ่มจากความถี่ต่ำสุด

200 เฮิรตซ์

อย่างที่คุณเห็นแรงดันไฟฟ้าขนาดเล็ก "ลดลง" บนวงจรออสซิลเลเตอร์ซึ่งหมายความว่าตามกฎตัวแบ่งแรงดันไฟฟ้าเราสามารถพูดได้ว่าตอนนี้วงจรมีความต้านทานต่ำ R con

กำลังเพิ่มความถี่ 11.4 กิโลเฮิรตซ์

อย่างที่คุณเห็นแรงดันไฟฟ้าในวงจรเพิ่มขึ้น ซึ่งหมายความว่าความต้านทานของวงจรออสซิลเลเตอร์เพิ่มขึ้น

มาเพิ่มความถี่อีก 50 กิโลเฮิรตซ์

สังเกตว่าแรงดันไฟฟ้าในวงจรมีเพิ่มมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าความต้านทานของเขาเพิ่มมากขึ้น

723 กิโลเฮิรตซ์

ให้ความสนใจกับค่าใช้จ่ายในการแบ่งช่องสี่เหลี่ยมแนวตั้ง 1 ช่องเมื่อเปรียบเทียบกับประสบการณ์ที่ผ่านมา มี 20 mV ต่อตาราง และตอนนี้เป็น 500 mV ต่อตาราง แรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นเมื่อความต้านทานของวงจรออสซิลเลเตอร์เพิ่มมากขึ้น

ดังนั้นฉันจึงจับความถี่ที่ได้รับแรงดันไฟฟ้าสูงสุดบนวงจรการสั่น ให้ความสนใจกับราคาแบ่งตามแนวตั้ง มีค่าเท่ากับสองโวลต์

ความถี่ที่เพิ่มขึ้นอีกทำให้แรงดันไฟฟ้าเริ่มลดลง:

เราเพิ่มความถี่อีกครั้งและพบว่าแรงดันไฟฟ้าน้อยลง:

มาวิเคราะห์ความถี่เรโซแนนซ์กัน

ลองมาดูรูปคลื่นนี้ให้ละเอียดยิ่งขึ้นเมื่อเรามีแรงดันไฟฟ้าสูงสุดจากวงจร

เกิดอะไรขึ้นที่นี่?

เนื่องจากมีแรงดันไฟกระชากที่ความถี่นี้ ดังนั้น ที่ความถี่นี้ วงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนานจึงมีความต้านทาน R สูงสุด ที่ความถี่นี้ X L = X C จากนั้นเมื่อความถี่เพิ่มขึ้น ความต้านทานของวงจรก็ลดลงอีกครั้ง นี่คือความต้านทานเรโซแนนซ์เดียวกันกับวงจรซึ่งแสดงโดยสูตร:

เสียงสะท้อนในปัจจุบัน

สมมติว่าเราได้ขับเคลื่อนวงจรออสซิลลาทอรีของเราไปสู่การสั่นพ้อง:

กระแสเรโซแนนซ์จะเท่ากับเท่าใด? ฉันตัด- เราคำนวณตามกฎของโอห์ม:

I res = U gen /R res โดยที่ R res = L/CR

แต่สิ่งที่ยอดเยี่ยมก็คือเมื่อเราสะท้อนกลับในวงจร กระแสไฟฟ้าในวงจรของเราเองจะปรากฏขึ้น ฉันเชื่อซึ่งไม่ได้ไปไกลกว่ารูปร่างและยังคงอยู่ในรูปร่างเท่านั้น! เนื่องจากฉันมีช่วงเวลาที่ยากลำบากกับคณิตศาสตร์ ฉันจะไม่คำนวณทางคณิตศาสตร์ต่างๆ ด้วยอนุพันธ์และจำนวนเชิงซ้อน และอธิบายว่ากระแสลูปมาจากไหนในระหว่างการสั่นพ้อง นั่นคือเหตุผลว่าทำไมการสั่นพ้องของวงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนานจึงเรียกว่าการสั่นพ้องปัจจุบัน

ปัจจัยด้านคุณภาพ

อย่างไรก็ตาม กระแสลูปนี้จะมากกว่ากระแสที่ผ่านไปมาก ผ่านวงจร และคุณรู้ไหมว่ากี่ครั้ง? ถูกต้อง, Q คูณ Q คือปัจจัยด้านคุณภาพ! ในวงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนาน จะแสดงจำนวนครั้งที่ความแรงของกระแสในวงจร I con มากกว่าความแรงของกระแสในวงจรทั่วไป I res

หรือสูตร:

หากเราเพิ่มความต้านทานการสูญเสียตรงนี้ด้วย สูตรจะอยู่ในรูปแบบต่อไปนี้:

ที่ไหน

ถาม - ปัจจัยด้านคุณภาพ

R - ความต้านทานการสูญเสียของคอยล์, โอห์ม

C - ความจุ F

L - ตัวเหนี่ยวนำ H

บทสรุป

โดยสรุปฉันต้องการเสริมว่าวงจรออสซิลเลเตอร์แบบขนานนั้นใช้ในอุปกรณ์รับวิทยุซึ่งจำเป็นต้องเลือกความถี่ของสถานี นอกจากนี้ การใช้วงจรออสซิลเลเตอร์ ยังสามารถสร้างวงจรต่างๆ ขึ้นมาเพื่อเน้นความถี่ที่เราต้องการ และส่งผ่านความถี่อื่นๆ ผ่านตัวมันเอง ซึ่งโดยพื้นฐานแล้วคือสิ่งที่เราทำในการทดลอง

วงจรไฟฟ้าออสซิลเลเตอร์เป็นองค์ประกอบบังคับของเครื่องรับวิทยุโดยไม่คำนึงถึงความซับซ้อน หากไม่มีวงจรสั่น การรับสัญญาณวิทยุโดยทั่วไปจะเป็นไปไม่ได้

วงจรออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้าที่ง่ายที่สุด (รูปที่ 20) เป็นวงจรปิดที่ประกอบด้วยตัวเหนี่ยวนำ ล และตัวเก็บประจุ C ภายใต้เงื่อนไขบางประการ การสั่นทางไฟฟ้าสามารถเกิดขึ้นและรักษาไว้ได้

เพื่อให้เข้าใจแก่นแท้ของปรากฏการณ์นี้ ขั้นแรกให้ทำการทดลองหลายครั้งด้วยลูกตุ้มเกลียว (รูปที่ 21) แขวนลูกบอลที่ทำจากดินน้ำมันหรือน้ำหนักอื่นที่มีน้ำหนัก 20...40 กรัม บนด้ายยาว 100 ซม. นำลูกตุ้มออกจากตำแหน่งสมดุล แล้วนับจำนวนการแกว่งที่สมบูรณ์ต่อนาทีโดยใช้นาฬิกา . ประมาณ 30 ดังนั้น ความถี่ธรรมชาติของการแกว่งของลูกตุ้มนี้คือ 0.5 เฮิรตซ์ และคาบ (เวลาของการสั่นสมบูรณ์หนึ่งครั้ง) คือ 2 วินาที ในช่วงเวลาดังกล่าว พลังงานศักย์ของลูกตุ้มจะเปลี่ยนเป็นพลังงานจลน์สองครั้ง และพลังงานจลน์เป็นพลังงานศักย์

ย่อเกลียวลูกตุ้มให้สั้นลงครึ่งหนึ่ง ความถี่ธรรมชาติของการสั่นของลูกตุ้มจะเพิ่มขึ้นหนึ่งเท่าครึ่ง และระยะเวลาการสั่นจะลดลงด้วยจำนวนที่เท่ากัน สรุป: เมื่อความยาวของลูกตุ้มลดลง ความถี่ของการแกว่งตามธรรมชาติของมันจะเพิ่มขึ้น และคาบจะลดลงตามสัดส่วน

โดยการเปลี่ยนความยาวของระบบกันสะเทือนของลูกตุ้ม ต้องแน่ใจว่าความถี่การสั่นตามธรรมชาติของมันคือ 1 เฮิรตซ์ (การสั่นหนึ่งครั้งต่อวินาที) ควรมีความยาวเกลียวประมาณ 25 ซม. ในกรณีนี้ คาบการสั่นของลูกตุ้มจะเท่ากับ 1 วินาที

การแกว่งของลูกตุ้มเกลียวถูกทำให้หมาด ๆ การสั่นสะเทือนฟรีของร่างกายใด ๆ จะถูกทำให้หมาด ๆ อยู่เสมอ พวกมันสามารถไม่ทำให้หมาด ๆ ได้ก็ต่อเมื่อลูกตุ้มถูกผลักเล็กน้อยตามเวลาที่มีการแกว่ง จึงเป็นการชดเชยพลังงานที่ใช้ไปในการเอาชนะความต้านทานที่ได้รับจากอากาศและแรงเสียดทาน

ความถี่ของการแกว่งตามธรรมชาติของลูกตุ้มขึ้นอยู่กับมวลและความยาวของสารแขวนลอย

ตอนนี้ยืดเชือกเส้นเล็กหรือเกลียวในแนวนอน ผูกลูกตุ้มเดียวกันกับเปลหาม (รูปที่ 22) โยนลูกตุ้มที่คล้ายกันอีกอันหนึ่งไปบนเชือก แต่มีด้ายยาวกว่า ความยาวของช่วงล่างของลูกตุ้มสามารถเปลี่ยนได้โดยการดึงปลายด้ายที่ว่างด้วยมือของคุณ ให้มันเคลื่อนไหวแบบสั่นๆ ในกรณีนี้ ลูกตุ้มแรกจะเริ่มแกว่งเช่นกัน แต่จะมีการแกว่งน้อยลง (แอมพลิจูด) โดยไม่หยุดการแกว่งของลูกตุ้มที่สอง ให้ค่อยๆ ลดความยาวของช่วงล่างลง - แอมพลิจูดของการแกว่งของลูกตุ้มแรกจะเพิ่มขึ้น

ในการทดลองนี้ ซึ่งแสดงให้เห็นการสั่นพ้องของการสั่น ลูกตุ้มตัวแรกเป็นตัวรับของการสั่นเชิงกลที่ถูกตื่นเต้นโดยลูกตุ้มตัวที่สอง ซึ่งเป็นตัวส่งสัญญาณของการสั่นเหล่านี้ เหตุผลที่บังคับให้ลูกตุ้มแรกแกว่งคือการแกว่งเป็นระยะของแกนรับแรงซึ่งมีความถี่เท่ากับความถี่การแกว่งของลูกตุ้มที่สอง การแกว่งบังคับของลูกตุ้มลูกแรกจะมีแอมพลิจูดสูงสุดเฉพาะเมื่อความถี่ธรรมชาติของมันเกิดขึ้นพร้อมกับความถี่การแกว่งของลูกตุ้มลูกที่สองเท่านั้น

ความถี่ธรรมชาติ การสั่นแบบบังคับ และเสียงสะท้อนที่คุณสังเกตเห็นในการทดลองเหล่านี้เป็นปรากฏการณ์ที่เป็นลักษณะเฉพาะของวงจรออสซิลเลเตอร์ไฟฟ้าเช่นกัน

การสั่นสะเทือนทางไฟฟ้าในวงจร เพื่อกระตุ้นการสั่นในวงจร จำเป็นต้องชาร์จตัวเก็บประจุจากแหล่งจ่ายแรงดันคงที่ จากนั้นปิดแหล่งกำเนิดและปิดวงจรวงจร (รูปที่ 23) จากนี้ไปตัวเก็บประจุจะเริ่มคายประจุผ่านตัวเหนี่ยวนำทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเพิ่มขึ้นในวงจรวงจร และรอบๆ ตัวเหนี่ยวนำจะมีสนามแม่เหล็กของกระแสไฟฟ้า เมื่อตัวเก็บประจุคายประจุจนหมดและกระแสไฟฟ้าในวงจรกลายเป็นศูนย์ สนามแม่เหล็กรอบขดลวดจะมีกำลังแรงที่สุด - ประจุไฟฟ้าของตัวเก็บประจุถูกแปลงเป็นสนามแม่เหล็กของขดลวด กระแสไฟฟ้าในวงจรจะไหลไปในทิศทางเดียวกันเป็นระยะเวลาหนึ่ง แต่เนื่องจากพลังงานที่ลดลงของสนามแม่เหล็กที่สะสมโดยขดลวดและตัวเก็บประจุจะเริ่มประจุ ทันทีที่สนามแม่เหล็กของขดลวดหายไป กระแสไฟฟ้าในวงจรจะหยุดลงชั่วขณะหนึ่ง แต่ ณ ขณะนี้ คอนเดนเซอร์-ฟอปจะถูกชาร์จมากเกินไป ดังนั้นกระแสจึงจะไหลในวงจรวงจรอีกครั้ง แต่ไปในทิศทางตรงกันข้าม เป็นผลให้เกิดการสั่นของกระแสไฟฟ้าในวงจร ซึ่งจะดำเนินต่อไปจนกระทั่งพลังงานที่ตัวเก็บประจุเก็บไว้ถูกใช้หมดเพื่อเอาชนะความต้านทานของตัวนำวงจร

การสั่นทางไฟฟ้าที่เกิดขึ้นในวงจรโดยประจุของตัวเก็บประจุจะเป็นอิสระและทำให้หมาด ๆ เมื่อชาร์จตัวเก็บประจุอีกครั้ง การสั่นสะเทือนแบบหน่วงชุดใหม่อาจทำให้เกิดความตื่นเต้นในวงจรได้

เชื่อมต่อหูฟังแม่เหล็กไฟฟ้าเข้ากับแบตเตอรี่ 3336L ในขณะที่วงจรปิดอยู่ โทรศัพท์จะได้ยินเสียงคล้ายเสียงคลิก ได้ยินเสียงคลิกเดียวกันเมื่อโทรศัพท์ถูกตัดการเชื่อมต่อจากแบตเตอรี่ ชาร์จตัวเก็บประจุกระดาษด้วยความจุสูงสุดที่เป็นไปได้จากแบตเตอรี่นี้ จากนั้นถอดแบตเตอรี่ออก แล้วเชื่อมต่อโทรศัพท์เครื่องเดียวกันเข้ากับแบตเตอรี่ บนโทรศัพท์ คุณจะได้ยินเสียงแหลมต่ำสั้นๆ แต่เมื่อถอดโทรศัพท์ออกจากตัวเก็บประจุก็จะไม่มีเสียงดังกล่าว

ในการทดลองครั้งแรก การคลิกในโทรศัพท์เป็นผลมาจากการสั่นของเยื่อหุ้มเซลล์เพียงครั้งเดียวเมื่อความแรงของสนามแม่เหล็กของขดลวดของระบบแม่เหล็กไฟฟ้าของโทรศัพท์เปลี่ยนแปลงในช่วงเวลาที่เกิดและการหายไปของกระแสในนั้น ในการทดลองครั้งที่สอง เสียงในโทรศัพท์คือการสั่นสะเทือนของเยื่อหุ้มเซลล์ภายใต้อิทธิพลของสนามแม่เหล็กสลับของขดลวดโทรศัพท์ พวกมันถูกสร้างขึ้นโดยการสั่นแบบหน่วงความถี่ต่ำมากที่ตื่นเต้นเข้ามา วงจรนี้หลังจากเชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่มีประจุแล้ว

ความถี่ธรรมชาติของการสั่นทางไฟฟ้าในวงจรขึ้นอยู่กับความเหนี่ยวนำของขดลวดและความจุของตัวเก็บประจุ ยิ่งมีขนาดใหญ่เท่าใด ความถี่ของการแกว่งในวงจรก็จะยิ่งต่ำลง และในทางกลับกัน ยิ่งมีขนาดเล็กลง ความถี่ของการแกว่งในวงจรก็จะยิ่งสูงขึ้นตามไปด้วย ด้วยการเปลี่ยนค่าความเหนี่ยวนำ (จำนวนรอบ) ของขดลวดและความจุของตัวเก็บประจุ คุณสามารถเปลี่ยนความถี่ของการสั่นทางไฟฟ้าตามธรรมชาติในวงจรได้ในช่วงกว้าง

เพื่อให้การสั่นแบบบังคับในวงจรไม่ทำให้ชื้น จะต้องเติมพลังงานเพิ่มเติมให้กับวงจรให้ทันเวลาที่มีการสั่นในวงจร สำหรับวงจรรับสัญญาณ แหล่งกำเนิดพลังงานนี้อาจเกิดจากการสั่นของไฟฟ้าความถี่สูงที่เกิดจากคลื่นวิทยุในเสาอากาศของเครื่องรับวิทยุ

วงจรในเครื่องรับวิทยุ หากคุณเชื่อมต่อเสาอากาศสายดินและวงจรที่ประกอบด้วยไดโอดซึ่งทำหน้าที่เป็นตัวตรวจจับและโทรศัพท์เข้ากับวงจรออสซิลเลเตอร์ คุณจะได้รับเครื่องรับวิทยุที่ง่ายที่สุด - เครื่องตรวจจับ (รูปที่ 24)

สำหรับวงจรออสซิลเลเตอร์ของเครื่องรับ ให้ใช้ขดลวดเหนี่ยวนำที่คุณพันระหว่างศูนย์บริการครั้งที่สาม ตัวเก็บประจุแบบแปรผัน (ช2) เพื่อความเรียบเนียนและ. หากต้องการปรับแต่งวงจรตามความถี่ของสถานีวิทยุให้ทำจากแผ่นดีบุกสองแผ่นโดยบัดกรีตัวนำไว้ ระหว่างจานเพื่อไม่ให้สั้นให้วางกระดาษเขียนหรือกระดาษหนังสือพิมพ์แห้ง ยิ่งพื้นที่ทับซ้อนกันของแผ่นเปลือกโลกมีขนาดใหญ่ขึ้นและยิ่งระยะห่างระหว่างแผ่นเหล่านี้น้อยลงเท่าใด ความจุของตัวเก็บประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ด้วยขนาดของเพลตที่ 150X250 มม. และระยะห่างระหว่างเพลตเท่ากับความหนาของกระดาษ ความจุที่ใหญ่ที่สุดของตัวเก็บประจุนั้นคือ 400...450 pF ซึ่งจะเหมาะกับคุณค่อนข้างดี และขนาดที่เล็กที่สุดคือบางส่วน พิโคฟารัด เสาอากาศชั่วคราว (ว1) สามารถใช้เป็นลวดความยาว 10...15 ม. หุ้มฉนวนอย่างดีจากพื้นและผนังอาคาร แขวนที่ความสูง 10...12 ม. สำหรับการต่อลงดินคุณสามารถใช้หมุดโลหะขับเคลื่อนได้ ลงดิน น้ำประปา หรือท่อความร้อนส่วนกลาง โดยต้องสัมผัสกับพื้นได้ดีโดยทั่วไป

บทบาทของเครื่องตรวจจับ (วี) สามารถใช้พอยต์ไดโอดได้ เช่น ซีรีส์ D9 หรือ D2 ที่มีดัชนีตัวอักษรใดก็ได้ B1— หูฟังแม่เหล็กไฟฟ้า โอห์มสูง (มีขดลวดแม่เหล็กไฟฟ้าที่มีความต้านทานไฟฟ้ากระแสตรง 1500...2200 โอห์ม) เช่น พิมพ์ TON-1 เชื่อมต่อตัวเก็บประจุแบบขนานกับโทรศัพท์ (ตะวันตกเฉียงเหนือ)ความจุ 3300...6200 pF.

การเชื่อมต่อทั้งหมดจะต้องเชื่อถือได้ทางไฟฟ้า จะดีกว่าถ้าบัดกรี เนื่องจากการสัมผัสที่ไม่ดีในการเชื่อมต่อใดๆ เครื่องรับจะไม่ทำงาน เครื่องรับจะไม่ทำงานหากมีไฟฟ้าลัดวงจรหรือการเชื่อมต่อในวงจรไม่ถูกต้อง

การปรับวงจรเครื่องรับให้เป็นความถี่ของสถานีวิทยุดำเนินการ: หยาบ - โดยการเปลี่ยนจำนวนรอบคอยล์ที่รวมอยู่ในวงจรอย่างกะทันหัน (แสดงในรูปที่ 24 ด้วยเส้นประพร้อมลูกศร) ราบรื่นและแม่นยำ - โดยการเปลี่ยนความจุของตัวเก็บประจุโดยการเลื่อนแผ่นใดแผ่นหนึ่งโดยสัมพันธ์กับอีกแผ่นหนึ่ง หากในเมือง ภูมิภาค หรือภูมิภาคที่คุณอาศัยอยู่มีสถานีวิทยุคลื่นยาว (735.3...2000 ม. ซึ่งสอดคล้องกับความถี่ 408...150 kHz) ให้รวมการหมุนของคอยล์ทั้งหมดในวงจรด้วย และหากสถานีเป็นคลื่นกลาง (186.9...571.4 ม. ซึ่งสอดคล้องกับความถี่ 1.608 MHz "525 kHz) ก็จะมีเพียงส่วนหนึ่งของการหมุนเท่านั้น

หากได้ยินเสียงการส่งสัญญาณของสถานีวิทยุสองสถานีพร้อมกัน ให้เชื่อมต่อตัวเก็บประจุที่มีความจุ 62...82 pF ระหว่างเสาอากาศและวงจร (ในรูปที่ 24 - ตัวเก็บประจุ C1 แสดงในเส้นประ) วิธีนี้จะช่วยลดระดับเสียงของโทรศัพท์ได้บ้าง แต่ความสามารถในการเลือกสรรของเครื่องรับซึ่งก็คือความสามารถในการปรับแต่งสถานีที่รบกวนจะดีขึ้น

ผู้รับดังกล่าวทำงานอย่างไรโดยทั่วไป? การสั่นความถี่สูงแบบมอดูเลตที่เกิดขึ้นในสายเสาอากาศโดยคลื่นวิทยุจากหลายสถานี กระตุ้นการสั่นของความถี่และแอมพลิจูดที่แตกต่างกันในวงจรเครื่องรับ ซึ่งรวมถึงเสาอากาศด้วย ในวงจร การสั่นที่แรงที่สุดจะเกิดขึ้นเฉพาะที่ความถี่ที่ถูกปรับให้เป็นเสียงสะท้อนเท่านั้น วงจรจะลดการสั่นสะเทือนของความถี่อื่นๆ ทั้งหมดลง ยิ่งวงจรดี (คุณภาพสูงขึ้น) ก็ยิ่งระบุการสั่นสะเทือนที่สอดคล้องกับการสั่นสะเทือนของความถี่ของตัวเองได้ชัดเจนยิ่งขึ้น และแอมพลิจูดของวงจรก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น

เครื่องตรวจจับยังเป็นองค์ประกอบสำคัญของเครื่องรับ ด้วยการนำกระแสไฟฟ้าทางเดียว จะแก้ไขการสั่นแบบมอดูเลตความถี่สูงที่มาจากวงจรออสซิลเลชัน โดยแปลงเป็นการสั่นของความถี่ต่ำ นั่นคือ เสียง ความถี่ ซึ่งโทรศัพท์แปลงเป็นการสั่นสะเทือนของเสียง

ตัวเก็บประจุ ตะวันตกเฉียงเหนือ,เชื่อมต่อแบบขนานกับโทรศัพท์เป็นองค์ประกอบเสริมของเครื่องรับ: โดยการปรับระลอกคลื่นของกระแสไฟฟ้าที่แก้ไขโดยเครื่องตรวจจับให้เรียบจะช่วยปรับปรุงสภาพการทำงานของโทรศัพท์

ทำการทดลองบางอย่าง

1. เมื่อปรับเครื่องรับไปยังสถานีวิทยุแล้ว ให้ตอกตะปูหนา ๆ เข้าไปในคอยล์ จากนั้นใช้ตัวเก็บประจุแบบแปรผันเพื่อปรับวงจรเพื่อคืนค่าระดับเสียงโทรศัพท์ก่อนหน้า

2. ทำเช่นเดียวกัน แต่แทนที่จะตอกตะปูให้ใช้แท่งทองแดงหรือทองเหลือง

3. เชื่อมต่อกับขดลวดลูปแทนตัวเก็บประจุแบบแปรผันด้วยตัวเก็บประจุคงที่ (เลือกการทดลอง) เพื่อให้เครื่องรับถูกปรับให้เข้ากับความถี่ของสถานีท้องถิ่น

จำผลลัพธ์สุดท้ายของการทดลองเหล่านี้ แน่นอนว่าคุณสังเกตเห็นว่าความถี่ธรรมชาติของวงจรมีการเปลี่ยนแปลง โดยการนำแกนโลหะเข้าไปในขดลวด แกนเหล็กจะลดความถี่ธรรมชาติของการแกว่งในวงจร และในทางกลับกัน แกนทองแดงหรือทองเหลืองจะเพิ่มความถี่ดังกล่าว . สิ่งนี้สามารถตัดสินได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าในกรณีแรกเพื่อปรับวงจรให้เป็นสัญญาณจากสถานีเดียวกัน ความจุของตัวเก็บประจุวงจรจะต้องลดลง และในกรณีที่สองเพิ่มขึ้น

คอยล์คอนทัวร์พร้อมแกนความถี่สูง คอยล์วนส่วนใหญ่ในเครื่องรับสมัยใหม่มีแกนความถี่สูง ซึ่งมักจะเป็นเฟอร์ไรต์ อยู่ในรูปของแท่ง ถ้วย หรือวงแหวน นอกจากนี้แท่งเฟอร์ไรต์ยังเป็นองค์ประกอบบังคับของวงจรอินพุตของเครื่องรับทรานซิสเตอร์แบบพกพาและสิ่งที่เรียกว่า "พ็อกเก็ต"

แกนความถี่สูงดูเหมือนว่าจะ "หนา" เส้นสนามแม่เหล็กของขดลวด เพิ่มการเหนี่ยวนำและปัจจัยด้านคุณภาพ นอกจากนี้แกนที่เคลื่อนย้ายได้ยังช่วยให้คุณปรับความเหนี่ยวนำของคอยล์ซึ่งใช้ในการปรับวงจรให้เป็นความถี่ที่กำหนดและบางครั้งก็ปรับวงจรให้เป็นความถี่ของสถานีวิทยุด้วย จากการทดลอง ให้สร้างเครื่องรับที่มีวงจรออสซิลเลเตอร์ ซึ่งเป็นแท่งเฟอร์ไรต์แบบปรับได้ เกรด 400NN หรือ 600NN ยาว 120...150 มม. (รูปที่ 25) แท่งดังกล่าวใช้สำหรับเสาอากาศแม่เหล็กของเครื่องรับทรานซิสเตอร์ จากแถบกระดาษ พันรอบแกน 3...4 ครั้ง ทากาวและเช็ดให้แห้งด้วยปลอกยาว 80...90 มม. ก้านควรพอดีกับปลอกอย่างอิสระ ตัดวงแหวน 9...10 วงออกจากกระดาษแข็งแล้วทากาวไว้ที่ปลอกโดยเว้นระยะห่าง 6...7 มม. บนเฟรมที่แบ่งส่วนผลลัพธ์ หมุนลวด PEV, PEL หรือ PELSHO 0.2...0.25 จำนวน 300...350 รอบ วาง 35...40 รอบในแต่ละส่วน ตั้งแต่วันที่ 35...40 และจากรอบที่ 75...80 ให้ทำการต๊าปสองครั้งในรูปของลูปเพื่อให้สามารถเปลี่ยนจำนวนรอบของคอยล์ที่รวมอยู่ในวงจรได้

เชื่อมต่อเสาอากาศ สายดิน และวงจรโทรศัพท์เครื่องตรวจจับเข้ากับขดลวด ยิ่งขดลวดมีส่วนในการทำงานของวงจรมากเท่าใด และยิ่งแท่งเฟอร์ไรต์ถูกสอดเข้าไปในขดลวดยิ่งลึกเท่าไร เครื่องรับก็จะสามารถปรับความยาวคลื่นได้นานขึ้นเท่านั้น

เครื่องรับเครื่องตรวจจับทำงานโดยใช้พลังงานแม่เหล็กไฟฟ้าที่ปล่อยออกมาจากเสาอากาศเครื่องส่งของสถานีวิทยุเท่านั้น นั่นเป็นสาเหตุที่โทรศัพท์ไม่ส่งเสียงดัง ในการเพิ่มระดับเสียงของตัวรับสัญญาณของตัวตรวจจับ คุณจะต้องเพิ่มแอมพลิฟายเออร์ เช่น ทรานซิสเตอร์ เข้าไป

วรรณกรรม: Borisov V.G. การประชุมเชิงปฏิบัติการสำหรับนักวิทยุสมัครเล่นมือใหม่ ฉบับที่ 2 แก้ไข และเพิ่มเติม - อ.: DOSAAF, 1984. 144 น., ป่วย. 55k