振蕩器,振蕩器的分類,振蕩器的特性
振蕩器,振蕩器的分類,振蕩器的特性
振蕩器定義
振蕩器簡單地說就是一個(gè)頻率源,一般用在鎖相環(huán)中。詳細(xì)說就是一個(gè)不需要外信號(hào)激勵(lì)、自身就可以將直流電能轉(zhuǎn)化為交流電能的裝置。一般分為正反饋和負(fù)阻型兩種。所謂“振蕩”,其涵義就暗指交流,振蕩器包含了一個(gè)從不振蕩到振蕩的過程和功能。能夠完成從直流電能到交流電能的轉(zhuǎn)化,這樣的裝置就可以稱為“振蕩器”。
振蕩器的分類
振蕩器的分類
振蕩器(英文:oscillator)是用來產(chǎn)生重覆電子訊號(hào)(通常是正弦波或方波)的電子電路。
低頻振蕩器(low-frequency oscillator,或稱LFO)是指產(chǎn)生頻率在0。1赫茲到10赫茲之間交流訊號(hào)的振蕩器。這個(gè)詞通常用在音訊合成中,用來區(qū)別其他的音訊振蕩器。
振蕩器主要可以分成兩種:諧波振蕩器(harmonic oscillator)與弛張振蕩器(relaxation oscillator)。
????????????????????? 水浴振蕩器
能將直流電轉(zhuǎn)換為具有一定頻率交流電信號(hào)輸出的電子電路或裝置。種類很多,按振蕩激勵(lì)方式可分為自激振蕩器、他激振蕩器;按電路結(jié)構(gòu)可分為阻容振蕩器、電感電容振蕩器、晶體振蕩器、音叉振蕩器等;按輸出波形可分為正弦波、方波、鋸齒波等振蕩器。廣泛用于電子工業(yè)、醫(yī)療、科學(xué)研究等方面。 主要適用于各大中院校、醫(yī)療、石油化工、衛(wèi)生防疫、環(huán)境監(jiān)測(cè)等科研部門作生物、生化、細(xì)胞、菌種等各種液態(tài)、固態(tài)化合物的振蕩培養(yǎng)。
自激多諧振蕩器也叫無穩(wěn)態(tài)電路.兩管的集電極各有一個(gè)電容分別接到另一管子的基極,起到交流耦合作用,形成正反饋電路,當(dāng)接通電源的瞬間,某個(gè)管子先通,另一只管子截止,這時(shí),導(dǎo)通管子的集電集有輸出,集電極的電容將脈沖信號(hào)耦合到另一只管子的基極使另一只管子導(dǎo)通.這時(shí)原來導(dǎo)通的管子截止.這樣兩只管子輪流導(dǎo)通和截止,就產(chǎn)生了震蕩電流.
由于器件不可能參數(shù)完全一致,因此在上電的瞬間兩個(gè)三極管的狀態(tài)就發(fā)生了變化,這個(gè)變化由于正反饋的作用越來越強(qiáng)烈,導(dǎo)致到達(dá)一個(gè)暫穩(wěn)態(tài).暫穩(wěn)態(tài)期間另一個(gè)三極管經(jīng)電容逐步充電后導(dǎo)通或者截止,狀態(tài)發(fā)生翻轉(zhuǎn),到達(dá)另一個(gè)暫穩(wěn)態(tài).這樣周而復(fù)始形成振蕩
振蕩器主要分為RC,LC振蕩器和晶體振蕩器
1.RC振蕩器采用RC網(wǎng)絡(luò)作為選頻移相網(wǎng)絡(luò)的振蕩器統(tǒng)稱為RC正弦振蕩器,屬音頻振蕩器。
2.LC振蕩器采用LC振蕩回路作為移相和選頻網(wǎng)絡(luò)的正反饋振蕩器稱為LC振蕩器。
LC振蕩器的分類:
①變壓器耦合 ?單管LC正弦振蕩器 ?差分對(duì)管LC正弦振蕩器
②三點(diǎn)式 ?電容三點(diǎn)式(考畢茲)振蕩器 ?電感三點(diǎn)式(哈特萊)振蕩器
③改進(jìn)三點(diǎn)式 ?克拉潑振蕩器 ?西勒振蕩器
④差分對(duì)管振蕩器
3.晶體振蕩器
振蕩器的振蕩頻率受石英晶體控制的振蕩器。
特性:
1.物理、化學(xué)性能非常穩(wěn)定。
2.具有正壓電效應(yīng)和逆壓電效應(yīng), 石英晶體諧振頻率ωs
△當(dāng)ω=ωs時(shí),壓電效應(yīng)最強(qiáng),稱ωs為基頻
△當(dāng)ω=nωs時(shí),壓電效應(yīng)也較強(qiáng),稱之為泛音頻率
石英晶體振蕩器的特點(diǎn)
上圖是經(jīng)過簡化的電路圖并表明了石英晶體振蕩器的基本組成元件。石英晶體振蕩器中
的放大器由至少一個(gè)驅(qū)動(dòng)設(shè)備,偏壓電阻并且可能包含其他用來限制帶寬,阻抗匹配和增益
控制的元件組成。反饋網(wǎng)絡(luò)由石英晶體諧振器,和其他元件比如用來協(xié)調(diào)的可變電容等組成。
晶體振蕩器特點(diǎn)
?? 在振蕩頻率上,閉合回路的相移為2nπ。
?? 當(dāng)開始加電時(shí),電路中唯一的信號(hào)是噪聲。滿足振蕩相位條件的頻率噪聲分量以增
大的幅度在回路中傳輸,增大的速率由附加分量,即小信號(hào),回路益增和晶體網(wǎng)絡(luò)
的帶寬決定。
?? 幅度繼續(xù)增大,直到放大器增益因有源器件(自限幅)的非線性而減小或者由于某
一自動(dòng)電平控制而被減小。
?? 在穩(wěn)定狀態(tài)下,閉合回路的增益為1。
振蕩與穩(wěn)定度
率與電抗的關(guān)系”)。
?? 大多數(shù)振蕩器均工作在“并聯(lián)諧振”上,電抗與頻率斜率的關(guān)系dx / df ,即“逆
電容”是與晶體器件的動(dòng)態(tài)電容C1 成反比的。
?? 相對(duì)于振蕩回路中的相位(電抗)波動(dòng)的最高頻率穩(wěn)定度來說,相位斜率(或電抗
斜率)必須最大,即C1 應(yīng)當(dāng)最小,而QL當(dāng)最大。石英晶體器件的高Q值和高
的逆電容,決定振蕩器元件的基本頻率(或頻率穩(wěn)定度)。
可調(diào)性和穩(wěn)定度
要使振蕩器諧調(diào)在寬的頻率范圍內(nèi),就會(huì)降低其穩(wěn)定度,因?yàn)橐拐袷幤靼匆筮M(jìn)行調(diào)
諧,同時(shí)也會(huì)使振蕩器容易受不合要求的調(diào)諧因素影響。調(diào)諧范圍越寬,就越難以保持高的
穩(wěn)定度。例如,如果設(shè)計(jì)OCXO 的短期穩(wěn)定度在某一平均時(shí)間為1×10-12,而可調(diào)性為1×
10-7,則晶體的負(fù)載電抗在上述平均時(shí)間必須穩(wěn)定在上1×10-5。要獲得這樣的穩(wěn)定度使困難
的,因?yàn)橛绊懾?fù)載電抗的因素有:寄生電容和電感、變?nèi)?a target="_blank">二極管的電容與電壓特性的穩(wěn)定度,
以及加在變?nèi)荻O管上的電壓的穩(wěn)定度。此外,1×10-5 的負(fù)載電抗穩(wěn)定度不僅必須在開始
條件下保持,而且在環(huán)境條件(溫度、振動(dòng)、輻射等)變化時(shí),也必須保持。
同時(shí),高穩(wěn)定度10 MHz 的恒溫壓控晶振的頻率調(diào)整范圍為5×10-7,老化率為2×10-8/y,
而寬調(diào)諧范圍的10 MHz 壓控晶振的調(diào)諧范圍為50 ppm,老化率為2 ppm/y。
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