電子振盪器
電子振盪器（英語：electronic oscillator）是用來產生具有周期性的訊號（電子振盪，通常是正弦波或方波）的電子電路。[1][2] 通常由放大電路、選頻網絡、正回饋網絡和穩幅環節組成[3]。振盪器將電源提供的直流（DC）轉變成交流訊號。它們被廣泛應用於許多電子設備中。由振盪器產生訊號的常見例子有無線電和電視發射機廣播的訊號，調節計算機和石英鐘的時鐘訊號，和電子傳呼機和電子遊戲發出的聲音。[1]
振盪器通常用他們輸出訊號的頻率描述：
- 低頻振盪器（low-frequency oscillator, LFO）是指產生頻率在20 kHz以下的（有的定義在0.1到10赫茲之間）交流訊號振盪器。它通常用在音訊合成器中，用來區別其他的音訊振盪器。
- 音頻振盪器產生頻率在音頻範圍內，約16 Hz到20 kHz。[2]
- 射頻振盪器產生的訊號在射頻（RF）範圍內，約100 kHz至100 GHz。[2]
用來由直流電源產生高功率交流輸出的振盪器通常稱為變流器。
振盪器主要可以分成以下兩種：諧波振盪器（harmonic oscillator）與弛張振盪器（[1] （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館）relaxation oscillator）。[2][4]
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諧波振盪器
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回饋振盪器
[編輯]線性振盪器的最常見的形式是電子放大器（如電晶體或運算放大器），放大器的輸出通過回饋網絡接回選頻濾波器的輸入。當放大器的電源開始供應的瞬間，在放大器的輸出端只有雜訊。這些雜訊傳到窄頻濾波器，使雜訊中特定部分頻率被濾波出來，出現在濾波器的輸出端。因為濾波器的輸出又接到放大器的輸入，所以濾波後的訊號經由放大器放大，再進入濾波電路濾波……如此循環往復，一直到輸出訊號正好是我們所要的訊號為止。
回饋振盪器電路可以根據它們在回饋迴路中使用的選頻濾波器的類型進行分類：[2][4]
- 在一個LC振盪器電路中，該濾波器是一個調諧電路（通常稱為槽路；調諧電路是由一個電感器（L）和電容（C）連接在一起的諧振器）。[2][4] 電荷在電容器的極板間來回流動，使調諧電路可以儲存在其諧振頻率振盪的電能。槽路中會有小的損耗，但放大器補償了這些損失，並為輸出訊號提供電能。當需要可調頻率源的時候，LC振盪器通常用在無線電頻率，[2] 如在訊號產生器、可調無線電發送器和無線電接收機中的本機振盪器中。典型的LC振盪電路有哈特萊振盪器、Colpitts振盪器[2]與克拉普振盪器。
- 在晶體振盪器電路中，濾波器是一種壓電晶體（通常是石英晶體）。[2][4] 晶體諧振器機械振動，其振動頻率決定了振盪頻率。晶體具有很高的Q值，溫度穩定性也比調諧電路要好，因此晶體振盪器的頻率穩定度要比LC或RC振子的頻率穩定得多。晶體振盪器是最常見的線性振盪器，用於穩定大多數無線電發射機的頻率，並在計算機(電腦)和石英鐘中產生時鐘訊號。晶體振盪器經常和LC振盪器使用同一個電路，用晶體替換調諧電路；[2] 皮爾斯震盪器也很常用。石英晶體一般限於30 MHz或以下的頻率。[2] 其他類型的諧振器，介質諧振器和表面聲波（SAW）元件，用於控制更高頻率的（微波範圍以內）振盪器。例如，在手機中使用了振盪器來產生無線訊號。
負阻振盪器
[編輯]實作諧波振盪器時，可以使用不同的放大與濾波方式，所以有許多不同的實作方法：
以上類別中，Hartley振盪器、Colpitts振盪器、與Clapp振盪器都屬於LC振盪器。而Pierce晶體振盪器的等效電路也屬於LC振盪器，並具有高Q值。
弛張振盪器
[編輯]弛張振盪器主要用來產生非正弦波輸出訊號，如方波或三角波。弛張振盪器內含有像是電晶體之類的非線性元件，可以週期性的把儲存於電容或電感中的能量釋放出來，使得輸出訊號波形瞬間改變。
產生方波的弛張振盪器可以用在序向邏輯電路（如：計時器、計數器）的時脈訊號，雖然通常時脈訊號常會選擇比較穩定的晶體振盪器。
輸出三角波（或稱鋸齒波）的振盪器通常用在以時間為基準、在示波器或電視中的陰極射線管中產生水平反射訊號。在頻率產生器中，三角波也常用來整型以輸出接近正弦波的訊號。
弛張振盪器是一種復振器（multivibrator）。
相關條目
[編輯]參考文獻
[編輯]- ^ 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]. （原始內容存檔於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. （原始內容存檔於2017-02-25）.
- ^ 童詩白、華成英. 模拟电子技术基础（第四版）. 高等教育出版社. 2006: 404頁. 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. （原始內容存檔於2017-02-25）.
延伸閱讀
[編輯]- 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 （頁面存檔備份，存於網際網路檔案館） Cambridge University Press, 2008. ISBN 978-0-521-88677-2.
