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电子振荡器

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电子振荡器是一种电子电路,其产生周期性的振荡电子信号,通常是一个正弦波或一个矩形波。振荡器转换直流电从电源到(DC)的交流电(AC)信号。它们被广泛用于许多电子设备,从最简单的时钟发生器到数字仪器(如计算器)以及复杂的计算机和外围设备等。振荡器产生的信号的常见示例包括无线电广播和电视发射机、调节计算机和石英钟的时钟信号,以及电子蜂鸣器和电子游戏机产生的声音。

振荡器通常以其输出信号的频率为特征

  • 甲低频振荡器(LFO)是产生低于约20赫兹的频率的电子振荡器。该术语通常在音频合成器领域中使用,以区别于音频振荡器。
  • 音频振荡器产生的音频范围内的频率约为16 Hz至20 kHz。
  • RF振荡器会产生大约100 kHz至100 GHz 射频(RF)范围内的信号。

设计为从直流电源产生大功率交流输出的振荡器通常称为逆变器

电子振荡器

电子振荡器有两种主要类型-线性或谐波振荡器和非线性或张弛振荡器。

晶体振荡器在现代电子设备中无处不在,其产生的频率范围为32 kHz至150 MHz以上,其中32 kHz晶体在计时中很常见,而更高频率在时钟生成和RF应用中很常见。

谐波振荡器

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谐波或线性振荡器产生正弦输出。有两种类型:

反馈振荡器

线性振荡器的最常见形式是电子放大器,例如晶体管或运算放大器,它们连接在反馈环路中,其输出通过频率选择电子滤波器反馈到其输入中,以提供正反馈。首次接通放大器的电源时,电路中的电子噪声会提供非零信号以开始振荡。噪声在环路中传播,并被放大和过滤,直到非常快地以单个频率收敛在正弦波上。

反馈振荡器电路可以根据它们在反馈环路中使用的频率选择滤波器的类型进行分类:

  • 在RC振荡器电路中,滤波器是电阻器和电容器网络。RC振荡器通常用于产生较低的频率,例如在音频范围内。常见的RC振荡器电路类型是相移振荡器和Wien桥振荡器。
  • 在LC振荡器电路中,滤波器是一个调谐电路(通常称为振荡电路;调谐电路是谐振器),由连接在一起的电感器(L)和电容器(C)组成。电荷通过电感器在电容器极板之间来回流动,因此调谐电路可以存储以其谐振频率振荡的电能。振荡电路中的损耗很小,但放大器会补偿这些损耗并为输出信号供电。LC振荡器通常用于在无线电频率,当可调频率源是必要的,如在信号发生器,可调无线电发射机和本地振荡器中的无线电接收器。典型的LC振荡器电路是Hartley、Colpitts和Clapp电路。
  • 在晶体振荡器电路中,滤波器是压电晶体(通常是石英晶体)。晶体作为谐振器机械振动,其振动频率决定了振动频率。晶体具有很高的Q因子,并且比调谐电路具有更好的温度稳定性,因此晶体振荡器的频率稳定性要比LC或RC振荡器好得多。晶体振荡器是最常见的线性振荡器类型,用于稳定大多数无线电发射器的频率,并在计算机和石英时钟中生成时钟信号。晶体振荡器通常使用与LC振荡器相同的电路,用晶体代替调谐电路。皮尔斯振荡器电路也是常用的。石英晶体通常限于30 MHz或更低的频率。其他类型的谐振器,介电谐振器和表面声波(SAW)器件用于控制直到微波范围的高频振荡器。例如,SAW振荡器用于在手机中生成无线电信号。

负阻振荡器

在负电阻振荡器中,谐振电路(例如LC电路、晶体或空腔谐振器)跨接在具有负差分电阻的器件两端,并施加DC偏置电压以提供能量。谐振电路本身“几乎”是一个振荡器。如果被激发,它可以电子振荡的形式存储能量,但是由于它具有电阻和其他损耗,因此振荡被衰减并衰减到零。有源器件的负电阻抵消了谐振器中的(正)内部损耗电阻,实际上创建了一个无阻尼的谐振器,该谐振器在其谐振频率处产生了自发的连续振荡。

负电阻振荡器模型不仅限于二极管等单端口器件,它还适用于单端器件。具有两端口放大器件(例如晶体管和电子管)的反馈振荡器电路也具有负电阻。在高频下,晶体管和FET不需要反馈环路,但是在某些端口上施加某些负载时,另一端口上的负载可能变得不稳定,并由于内部反馈而显示出负电阻,从而导致它们摆动。通常使用负电阻技术设计高频振荡器。

下面列出了许多谐波振荡器电路中的一些:

  • 阿姆斯特朗振荡器,又名迈斯纳振荡器
  • 克拉普振荡器
  • 科尔皮兹振荡器
  • 交叉耦合振荡器
  • 动力振荡器
  • 哈特利振荡器
  • 光电振荡器
  • 皮尔斯振荡器
  • 相移振荡器
  • 鲁滨逊振荡器
  • 三重振子
  • 瓦克振荡器
  • 维恩桥振荡器

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  1. 电子振荡器
  2. 谐波振荡器
  3. 反馈振荡器
  4. 负阻振荡器

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