电子振荡器
电子振荡器（英语：electronic oscillator）是用来产生具有周期性的信号（电子振荡，通常是正弦波或方波）的电子电路。[1][2] 通常由放大电路、选频网络、正反馈网络和稳幅环节组成[3]。振荡器将电源提供的直流（DC）转变成交流信号。它们被广泛应用于许多电子设备中。由振荡器产生信号的常见例子有无线电和电视发射机广播的信号，调节计算机和石英钟的时钟信号，和电子传呼机和电子游戏发出的声音。[1]
振荡器通常用他们输出信号的频率描述：
- 低频振荡器（low-frequency oscillator, LFO）是指产生频率在20 kHz以下的（有的定义在0.1到10赫兹之间）交流信号振荡器。它通常用在音讯合成器中，用来区别其他的音讯振荡器。
- 音频振荡器产生频率在音频范围内，约16 Hz到20 kHz。[2]
- 射频振荡器产生的信号在射频（RF）范围内，约100 kHz至100 GHz。[2]
用来由直流电源产生高功率交流输出的振荡器通常称为逆變器。
振荡器主要可以分成以下两种：谐波振荡器（harmonic oscillator）与弛张振荡器（[1] （页面存档备份，存于互联网档案馆）relaxation oscillator）。[2][4]
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谐波振荡器
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反馈振荡器
[编辑]线性振荡器的最常见的形式是电子放大器（如晶体管或运算放大器），放大器的输出通过反馈网络接回选频滤波器的输入。当放大器的电源开始供应的瞬间，在放大器的输出端只有噪声。这些噪声传到窄频滤波器，使噪声中特定部分频率被滤波出来，出现在滤波器的输出端。因为滤波器的输出又接到放大器的输入，所以滤波后的信号经由放大器放大，再进入滤波电路滤波……如此循环往复，一直到输出信号正好是我们所要的信号为止。
反馈振荡器电路可以根据它们在反馈回路中使用的选频滤波器的类型进行分类：[2][4]
- 在一个LC振荡器电路中，该滤波器是一个调谐电路（通常称为槽路；调谐电路是由一个电感器（L）和电容（C）连接在一起的谐振器）。[2][4] 电荷在电容器的极板间来回流动，使调谐电路可以储存在其谐振频率振荡的电能。槽路中会有小的损耗，但放大器补偿了这些损失，并为输出信号提供电能。当需要可调频率源的时候，LC振荡器通常用在无线电频率，[2] 如在信号发生器、可调无线电发送器和无线电接收机中的本机振荡器中。典型的LC振荡电路有哈特莱振荡器、Colpitts振荡器[2]与克拉普振荡器。
- 在晶体振荡器电路中，滤波器是一种压电晶体（通常是石英晶体）。[2][4] 晶体谐振器机械振动，其振动频率决定了振荡频率。晶体具有很高的Q值，温度稳定性也比调谐电路要好，因此晶体振荡器的频率稳定度要比LC或RC振子的频率稳定得多。晶体振荡器是最常见的线性振荡器，用于稳定大多数无线电发射机的频率，并在计算机(电脑)和石英钟中产生时钟信号。晶体振荡器经常和LC振荡器使用同一个电路，用晶体替换调谐电路；[2] 皮尔斯震荡器也很常用。石英晶体一般限于30 MHz或以下的频率。[2] 其他类型的谐振器，介质谐振器和表面声波（SAW）器件，用于控制更高频率的（微波范围以内）振荡器。例如，在手机中使用了振荡器来产生无线信号。
负阻振荡器
[编辑]实作谐波振荡器时，可以使用不同的放大与滤波方式，所以有许多不同的实作方法：
以上类别中，Hartley振荡器、Colpitts振荡器、与Clapp振荡器都属于LC振荡器。而Pierce晶体振荡器的等效电路也属于LC振荡器，并具有高Q值。
弛张振荡器
[编辑]弛张振荡器主要用来产生非正弦波输出信号，如方波或三角波。弛张振荡器内含有像是晶体管之类的非线性器件，可以周期性的把储存于电容或电感中的能量释放出来，使得输出信号波形瞬间改变。
产生方波的弛张振荡器可以用在时序逻辑电路（如：计时器、计数器）的时脉信号，虽然通常时脉信号常会选择比较稳定的晶体振荡器。
输出三角波（或称锯齿波）的振荡器通常用在以时间为基准、在示波器或电视中的阴极射线管中产生水平反射信号。在频率发生器中，三角波也常用来整型以输出接近正弦波的信号。
弛张振荡器是一种复振器（multivibrator）。
相关条目
[编辑]参考文献
[编辑]- ^ 1.0 1.1 Snelgrove, Martin. Oscillator. McGraw-Hill Encyclopedia of Science and Technology, 10th Ed., Science Access online service. McGraw-Hill. 2011 [March 1, 2012]. （原始内容存档于2013年7月19日）.
- ^ 2.00 2.01 2.02 2.03 2.04 2.05 2.06 2.07 2.08 2.09 2.10 2.11 2.12 Chattopadhyay, D. cccc. Electronics (fundamentals And Applications). New Age International. 2006: 224–225 [2015-10-28]. ISBN 81-224-1780-9. （原始内容存档于2017-02-25）.
- ^ 童诗白、华成英. 模拟电子技术基础（第四版）. 高等教育出版社. 2006: 404页. ISBN 978-7-04-018922-3.
- ^ 4.0 4.1 4.2 4.3 4.4 4.5 Garg, Rakesh Kumar; Ashish Dixit; Pavan Yadav. Basic Electronics. Firewall Media. 2008: 280 [2015-10-28]. ISBN 8131803023. （原始内容存档于2017-02-25）.
延伸阅读
[编辑]- Ulrich Rohde, Ajay Poddar, and Georg Bock, The Design of Modern Microwave Oscillators for Wireless Applications: Theory and Optimization, (543-pages) John Wiley & Sons, 2005, ISBN 978-0-471-72342-4.
- E. Rubiola, Phase Noise and Frequency Stability in Oscillators （页面存档备份，存于互联网档案馆） Cambridge University Press, 2008. ISBN 978-0-521-88677-2.
