序:實際應用中,幾乎每種電子儀器內部都有一些某種類型的振蕩器。振蕩器用來產生所需形狀、頻率和幅值的周期性波形,用于驅動其它電路。通常,激勵電路可能需要的波形有脈沖波、正弦波、方波、鋸齒波或三角波形。
激勵電路常用波形
在數字電路中,方波振蕩器(或稱時鐘振蕩器)用于驅動通過邏輯門的信息位,且時鐘頻率決定了信息位通過邏輯門和觸發器的速率。在無線電電路中,高頻正弦波振蕩器用來產生載波,以運載經編碼的信息。載波的調制同樣也需要振蕩器。在示波器里,鋸齒波發生器用來產生電子束水平掃描的基線。振蕩器也被用在合成電路、計算器、定時電路和LED/閃光燈電路中。它的應用遠不止這些。
良好的振蕩器的設計過程是相當復雜的,可選擇的設計方案多種多樣,同時,也會涉及多種設計技術。不同的設計利用不同的定時方案(如:RC充/放電循環電路、LC諧振儲能電路、石英晶體),并且每個方案都是針對某一特定應用的。有些設計結構簡單,但頻率穩定性有限。有的設計可能在某一頻率范圍內有更好的穩定性,但是在該頻率范圍之外穩定性就很差。振蕩器產生的波形是設計時必須考慮的一個重要因素。
RC間歇振蕩器
或許RC間歇振蕩器式最容易設計的振蕩器,以下簡述其振蕩過程原理:首先電容通過電阻充電,當電容電壓達到某一門限電壓時電容迅速放電,而電容上的電壓放到一定程度時,電容又開始充電。就這樣周而復始的循環。通常使用帶正反饋的放大器來控制電容的充/放電循環。放大器相當于充/放電開關(通過門限值觸發)而且也提供振蕩器所需的增益。
簡單的方波間歇振蕩器
文式電橋振蕩器
文氏橋振蕩器是一種用于產生低、中頻率、低失真的正弦波的RC電路。文氏橋振蕩器是采用不同的電路設計來產生振蕩,即選頻濾波網絡。
文氏橋振蕩器的核心就是它的選頻反饋網絡。運算放大器的輸出反饋到同相輸入端。反饋中的一部分是正反饋(通過選頻RC支路到達同相端),其它的反饋是負反饋(通過阻抗支路達到運算放大器的反相端)。
在某個特殊的頻率
處它的反相輸入端電壓(V4)和同相輸入端電壓(V2)將會相等,反饋相互抵消,電路將發生振蕩。對于其它的任何頻率,電壓V2太小以至于不能抵消V4,電路不會振蕩。
文氏橋振蕩器
上圖電路中,增益設計為+3V(由R1和R2設置)。任何小于該值的增益將導致振蕩停止;任何大于該值的增益將導致輸出飽和。
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