Language
Country/Area
No result found
Каков ключевой принцип расслабления осциллятора в электронном мире?
Релаксационный генератор — это нелинейная электронная схема генератора, способная генерировать несинусоидальный повторяющийся выходной сигнал, такой как треугольная или прямоугольная волна. Схема состоит из контура обратной связи и содержит переключающие устройства, такие как транзисторы, компараторы, реле, операционные усилители или устройства с отрицательным сопротивлением, такие как туннельные диоды. Он непрерывно заряжает конденсатор или катушку индуктивности через сопротивление до тех пор, пока оно не достигнет определенного порога, а затем разряжает его. В этом процессе период генератора в основном зависит от постоянной времени цепи конденсатора или катушки индуктивности.
Релаксационные генераторы отличаются от других типов электронных генераторов, таких как линейные генераторы, тем, что они используют обратную связь усилителя для возбуждения резонансных колебаний, генерируя тем самым синусоидальные волны.
Релаксационные генераторы имеют широкий спектр применения. Хотя он подходит для генерации низкочастотных сигналов, обычно ниже звукового диапазона, он все же находит множество применений, например, в мигалках (например, сигналах поворота) и электронных звонках. Они также используются в таких устройствах, как генераторы, управляемые напряжением, инверторы, импульсные источники питания и функциональные генераторы.
Интересно, что концепция релаксационных генераторов не ограничивается электронной инженерией, но широко используется в динамических системах во многих научных областях, которые также производят нелинейные колебания и могут использовать для анализа ту же математику, что и модели электронных релаксационных генераторов. Например, геотермальные фонтаны, сети нервных клеток, системы отопления с регулируемой температурой и сердцебиение человека — все это можно смоделировать как релаксационные осцилляторы.
<блок-цитата>Релаксационные колебания характеризуются двумя чередующимися процессами: длительным периодом релаксации и коротким импульсивным периодом, которые продолжаются попеременно.
Прогресс в области электронных релаксационных генераторов
Первая схема расслабленного генератора, нестабильный мультиосциллятор, была изобретена во время Первой мировой войны Генри Абрахамом и Юджином Блохом. Балташа ван дер Поэль впервые отличила релаксационные колебания от гармонических колебаний в 1920 году и ввела термин «релаксационный осциллятор». Он также разработал первую математическую модель расслабленного осциллятора, знаменитую модель осциллятора Ван дер Поля.
Релаксационные генераторы можно разделить на две категории в зависимости от различной структуры схемы: генераторы пилообразной волны, волны развертки или обратной связи и нестабильные мультигенераторы. Конденсатор для хранения энергии в генераторе пилообразных волн заряжается медленно, но разряжается почти сразу, поэтому выходной сигнал в основном имеет пилообразную форму. В нестабильном мультигенераторе процессы зарядки и разрядки конденсатора выполняются через резистор, а форма выходного сигнала имеет нарастающий и спадающий наклоны.
Применение релаксационного генератора
Релаксационные генераторы широко используются из-за их относительно простой конструкции и простоты изготовления в интегральных схемах. Им не требуется индуктор, как LC-генераторам, что упрощает их экранирование и настройку. Этот тип генератора может играть важную роль в схемах временной развертки, аудиоприложениях и тестовых приборах, таких как электронная инструментальная музыка в эпоху ламп и схема временной развертки ЭЛТ-осциллографов.
Хотя релаксированные генераторы легко спроектировать, их фазовый шум и стабильность частоты не так хороши, как у линейных генераторов.
Будущее и проблемы релаксационных осцилляторов
С развитием технологии микроэлектроники многие простые релаксационные генераторы начали использовать специальные интегральные схемы, такие как таймер 555, чтобы заменить устройства с отрицательным сопротивлением (такие как неоновые лампы или униполярные транзисторы), использовавшиеся в первые дни. В последние годы релаксационные генераторы сыграли незаменимую роль в различных генераторах сигналов, схемах задержки и других электронных приложениях.
Глядя на историю, применение и развитие релаксационных генераторов, этот тип схемы, несомненно, играет ключевую роль в электронных технологиях. Однако с изменениями в технологии возможно ли в будущем иметь более эффективные и стабильные конструкции генераторов. ?
