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電子の世界において、発振器を緩和する重要な原理は何ですか?
緩和発振器は、三角波や方形波などの非正弦波の繰り返し出力信号を生成できる非線形電子発振回路です。この回路はフィードバック ループで構成され、トランジスタ、コンパレータ、リレー、オペアンプなどのスイッチング デバイス、またはトンネル ダイオードなどの負性抵抗デバイスが含まれます。一定のしきい値に達するまで抵抗を介してコンデンサまたはインダクタを継続的に充電し、その後放電します。このプロセスでは、発振器の周期は主にコンデンサまたはインダクタ回路の時定数に依存します。
緩和オシレーターは、アンプのフィードバックを使用して共振振動を励起し、正弦波を生成するという点で、リニア オシレーターなどの他のタイプの電子オシレーターとは異なります。
リラクゼーションオシレーターには幅広い用途があります。通常は可聴範囲を下回る低周波信号の生成に適していますが、点滅灯 (方向指示器など) や電子発信器など、さまざまな用途に使用されています。また、電圧制御発振器、インバータ、スイッチング電源、関数発生器などのデバイスでも使用されます。
興味深いことに、緩和発振器の概念は電子工学に限定されず、多くの科学分野の動的システムで広く使用されており、非線形振動も生成し、電子緩和発振器モデルと同じ数学を使用して解析できます。たとえば、地熱噴水、神経細胞ネットワーク、温度制御された暖房システム、人間の心拍はすべて弛緩振動子としてモデル化できます。
<ブロッククォート>緩和振動は、交互に続く長い緩和期間と短い衝撃期間という 2 つの交互のプロセスによって特徴付けられます。
電子リラクゼーションオシレーターの進歩
最初の緩和発振回路である非安定マルチ発振器は、第一次世界大戦中にヘンリー エイブラハムとユージン ブロックによって発明されました。 Baltasha van der Poel は 1920 年に初めて緩和振動と調和振動を区別し、「緩和振動子」という用語を作りました。彼はまた、緩和振動子の最初の数学モデルである有名なファン デル ポール振動子モデルを導き出しました。
緩和発振器は、回路構造の違いに応じて、ノコギリ波、スイープ波またはフィードバック発振器と、非安定マルチ発振器の 2 つのカテゴリに分類できます。ノコギリ波発振器のエネルギー蓄積コンデンサはゆっくりと充電されますが、ほぼすぐに放電するため、出力波形は主にノコギリ波になります。非安定マルチオシレータでは、コンデンサの充電および放電プロセスが抵抗を介して実行され、出力波形には上昇および下降のスロープが含まれます。
緩和発振器の応用
緩和発振器は、設計が比較的単純で集積回路での製造が容易であるため、広く使用されています。 LC発振器のようなインダクタを必要としないため、選別と調整が容易になります。このタイプの発振器は、真空管時代の電子楽器音楽や CRT オシロスコープのタイムベース回路など、タイムベース回路、オーディオ アプリケーション、テスト機器で重要な役割を果たします。
緩和発振器は設計が簡単ですが、位相ノイズと周波数の安定性は線形発振器ほど良くありません。
緩和発振器の将来と課題
マイクロエレクトロニクス技術の発展に伴い、多くの単純な弛緩発振器では、初期に使用されていた負性抵抗デバイス (ネオンライトやユニポーラ トランジスタなど) の代わりに、555 タイマー チップなどの専用集積回路が使用され始めています。近年、緩和発振器は、さまざまな波形発生器、時間遅延回路、その他の電子アプリケーションにおいて不可欠な役割を果たしています。
緩和発振器の歴史、応用、開発を見ると、このタイプの回路が電子技術において極めて重要な役割を果たしているのは間違いありません。しかし、技術の変化に伴い、将来的にはより効率的または安定した発振器の設計が可能になるでしょうか。 ? ?
