Language
Country/Area
No result found
Очарование треугольных и прямоугольных волн: как релаксационные осцилляторы создают эти формы волн?
В электронике релаксационный генератор — это нелинейная электронная генераторная схема, которая вырабатывает несинусоидальный повторяющийся выходной сигнал, например, треугольную волну или прямоугольную волну. Такие схемы обычно состоят из петли обратной связи, включающей коммутационные элементы, такие как транзисторы, компараторы, реле или операционные усилители, которые непрерывно заряжают конденсатор или катушку индуктивности до достижения определенного порогового значения, а затем быстро разряжают ее. Этот процесс зарядки и разрядки создает постоянно меняющуюся повторяющуюся форму волны, демонстрирующую уникальное очарование треугольных и прямоугольных волн.
Главной особенностью релаксационных генераторов является то, что период их колебаний определяется постоянной времени конденсатора или катушки индуктивности, что делает их особенно подходящими для низкочастотных приложений.
Релаксационные генераторы имеют широкий спектр применения: от мигающих огней (например, указателей поворота) до электронных зуммеров и высокотехнологичных электронных устройств, а их конструкция относительно проста и удобна для интеграции. Еще более примечательно то, что, хотя рабочая частота релаксационных генераторов обычно ниже звукового диапазона, их применение в различных научных областях разнообразно и глубоко.
Историческая справка о релаксационных генераторах
Истоки всей концепции релаксационных генераторов можно проследить до Первой мировой войны, когда Генри Абрахам и Юджин Блох изобрели первую схему релаксационного генератора — самовозбуждающийся полиэдрический генератор — с использованием электронных ламп. Позднее, в 1920 году, Бальтазар ван дер Поль впервые разграничил релаксационные колебания и резонансные колебания и дал им названия. Предложенная им модель осциллятора Ван дер Поля оказала важное влияние на последующие исследования и приложения.
Название релаксационного осциллятора происходит от так называемого релаксационного процесса в механике, который описывает постепенное исчезновение деформации и возврат к состоянию равновесия в неупругих материалах.
Как работает релаксационный осциллятор
Релаксационный генератор в основном состоит из элемента накопления энергии (например, конденсатора) и переключающего элемента. Его рабочий процесс можно разделить на два этапа: зарядка и разрядка. В процессе зарядки напряжение конденсатора постепенно увеличивается. Когда оно достигает определенного порога, коммутационный элемент резко включается, заставляя конденсатор быстро разряжаться. Этот процесс повторяется непрерывно, в конечном итоге формируя сигнал треугольной или прямоугольной формы, который мы видим.
Различные типы релаксационных осцилляторов
Существует несколько типов релаксационных генераторов, наиболее распространенными из которых являются генераторы качающейся волны и самовозбуждающиеся полиномиальные генераторы. В генераторе качающейся волны конденсатор для хранения энергии заряжается медленно, но разряжается очень быстро, поэтому его выходной сигнал имеет только один наклон, в то время как в самовозбуждающемся полиномиальном генераторе как процесс зарядки, так и процесс разрядки происходят медленно, что приводит к появлению сигнала в виде треугольника. как с восходящим, так и с нисходящим трендом.
Характеристики релаксационного генератора делают его идеальным выбором для проектирования схем, особенно в приложениях, где необходимо генерировать сигналы низкочастотных колебаний.
Применение релаксационного генератора
Релаксационные генераторы широко используются как в промышленности, так и в быту. Они используются для создания мигающих огней, для подачи звука в электронные зуммеры и в качестве генераторов звука в некоторых музыкальных устройствах. Кроме того, этот генератор широко используется в генераторах, управляемых напряжением, инверторах и импульсных источниках питания.
С развитием технологий конструкция релаксационных генераторов становится все более простой. Многие современные схемы могут быть реализованы с использованием интегральных схем, таких как таймеры 555. Эта схема может использоваться в различных диапазонах электропитания. Выполняйте точные операции.
Будущие возможности
Заглядывая в будущее, можно ожидать, что с непрерывным развитием электронных технологий конструкция и применение релаксационных генераторов будут и дальше расширяться. Благодаря новым материалам и технологиям стабильность и универсальность этих генераторов улучшатся, что позволит использовать их в более широком диапазоне сценариев. С популяризацией интеллектуальных устройств станет возможным применение релаксационных генераторов в Интернете вещей, новой энергетике и других высокотехнологичных областях.
Мы не можем не задаться вопросом: могут ли релаксационные генераторы создать совершенно новые приложения, которые мы даже не можем себе представить, учитывая будущие технологические достижения?
