一文详解振荡器-振荡器振荡原理

振荡器是一种电子元件，用于产生重复的电子信号(通常是正弦波或方波)。其电路称为振荡电路。它们是能够将直流信号转换为具有特定频率的交流信号的电子电路或设备。根据振荡激励方式，振荡器可分为自激振荡器和驱动振荡器。按电路结构可分为阻容振荡器、LC振荡器、晶振、叉形振荡器等;按输出波形可分为正弦波、方波、锯齿波等振荡器。广泛应用于电子工业、医疗、科研等领域。

自激振荡器电路

振荡器只是一个频率源，通常用于锁相环中。详细地说，它是一种无需外部信号激励即可将直流电转换为交流电的装置。一般分为正反馈型和负阻型。所谓“振荡”就是交流电，振荡器包含振荡的过程和功能。

一、 振荡器的最基本组成部分

1. 三极放大器(能量控制)

2. 正反馈网络(将输出信号的一部分反馈到输入端)

3. 选频网;(选择需要的振荡频率，使振荡器可以单频振荡，得到需要的波形)

单元

转/分钟或转/米

二、振荡器的分类

振荡器主要分为RC/LC振荡器和晶振。

1.RC振荡器

RC振荡器

采用RC网络作为选频移相网络的振荡器通常称为RC正弦波振荡器，属于音频振荡器。

2. LC振荡器

采用LC振荡环路作为移相选频网络的正反馈振荡器称为LC振荡器。

LC振荡器的分类：

1)变压器耦合：单管LC正弦波振荡器，差分对LC正弦波振荡器

2)三点型：电容三点(colpitts)振荡器，电感三点(Hartley)振荡器

3)改进的三点式：克拉普振荡器、塞勒振荡器

4) 差分对振荡器

3.晶体振荡器

特征

1)稳定的理化性能。

2)有正压电效应和逆压电效应，石英晶体的谐振频率为ωs。

一个。当ω=ωs时，压电效应最强，ωs称为基频。

b. 当ω=nωs时，压电效应也更强，ωs称为泛音频率。

4.温度系数振荡器

温度系数振荡器是振荡器的一种。它的振荡频率与温度有特定的关系，即不同的温度对应不同的振荡频率。否则，一旦测量到振荡器的输出值，就可以测量温度值。

1)高温度系数振荡器：其振荡频率受温度影响较大。如果温度变化很小，频率就会变化很大，即对温度敏感，用于温度传感器。

2)低温度系数振荡器：其振荡频率受温度影响很小，即使温度变化很大，其频率也基本不变

5.温度补偿晶体振荡器(TCXO)

TCXO是一种石英晶体振荡器，通过附加的温度补偿电路，可以减小因环境温度变化引起的振荡频率变化。

在TCXO中，对于石英晶振的频率温漂有两种温度补偿方式：直接补偿和间接补偿：

1)直接补偿

直接补偿型TCXO是由热敏电阻和阻性电容组成的温度补偿电路，在振荡器中与石英晶振串联。当温度变化时，热敏电阻的阻值和晶体的等效串联电容的电容量也随之变化。电路简单，成本低，适用于小电压、低电流场合。但是，当晶振精度小于±1pmm时，直接补偿是不合适的。

温度补偿电路简图

2)间接补偿

间接补偿分为模拟式和数字式。模拟量间接温度补偿是由热敏电阻和其他感温元件组成温度-电压转换电路。电压加在与晶振相连的变容二极管上，通过晶振串联电容的变化来补偿晶振的非线性频率漂移，可以达到±0.5ppm的高精度。在温度-电压转换电路之后的模拟补偿电路中加入数字间接温度补偿，然后在数字间接温度补偿电路中加入第一级A/D转换器。这种方法可以实现自动温度补偿，这使得晶振的频率稳定性非常高，但具体的补偿电路比较复杂，成本较高。仅适用于基站和电台等高精度场合。

三、振荡器相关技术术语

1. 哈特利振荡器

2. 耿氏振荡器

3. 皮尔斯振子

4. 文氏电桥振荡器

5. 时钟振荡器

6. 集电极调谐振荡器

7. 晶控振荡器

8. 介质谐振振荡器 (DRO)

9. 数控振荡器 (NCO)

10. 振荡器，电压控制 (VCO)

11. 振荡器，松弛

12. 振荡器，相移

13. 振荡器，晶体

14. 振荡器，集电极调谐

15. 振荡器，时钟

16. 振荡器

17. 张弛振荡器

18. 压控晶体振荡器 (VCXO)

19. 压控振荡器 (VCO)

20. 可变晶体振荡器

四、工作原理

主要有电容和电感组成的LC电路。为了维持振荡，必须有正反馈放大电路，LC振荡器分为变压器耦合振荡器和三点振荡器。由于器件不可能完全一致，所以在上电瞬间两个晶体管的状态发生了变化，并且由于正反馈的作用变化越来越剧烈，从而导致瞬态稳态. 就这样，不时形成震荡。

五、使用流程

1 、放入试瓶中，保持平衡。如果是双功能机型，则设置振荡模式。

2 、接通电源，按机面刻度刻度设定时间，如需长时间工作，将定时器调至“常开”位置。

3 、打开电源开关，设定恒温

1)将控制开关置于“设定”档，显示屏上显示的温度即为该档的设定温度。然后调节旋钮，设置到你需要工作的温度。(您设置的工作温度应高于环境温度，当机器开始加热时，黄色指示灯会亮，否则机器将无法工作)

2)将控制部分开关置于“测量”端。“测量”结束时，显示屏上显示的温度为试验箱内空气的实际温度。并且随着箱内温度的变化，显示的数字也会随之变化。

3)当加热达到所需温度时，加热自动停止，绿灯亮;当测试箱内的热量散发到低于您设定的温度时，又会开始新一轮的加热。

4 、开启震荡装置：

1)打开控制面板上的摆动开关，指示灯亮。

2) 调节振荡速度旋钮至所需的振荡频率。

5 、工作结束后切断电源，将调速旋钮和温控旋钮调到最低点。

6. 清洗机器，保持清洁。

六、注意事项

1. 器具应放置在工作台面上。环境应干净整洁，通风良好。

2 、用户自备的电源插座应有良好的接地措施。

3 、严禁在机器正常工作时移动机器。

4 、不允许有物体撞击机器。

5 、禁止儿童靠近机器，以防发生意外。

6. 更换保险丝前确保电源已关闭。

7. 使用后，请清洁机器，不得有水滴和污垢残留。

七、发展情况

日本的Kingstone、1948年成立的Nibon Dempa Kogyo Corporation和美国的MOTO、韩国的Sunny-Emi等公司都是石英晶体器件的大生产商。我国生产石英晶体振荡器的企业：电子工业部第十研究所、北京707厂、875国营厂及部分合资企业等。我国合成石英晶体及其元器件的研发起步早，产能也比较大。就石英晶体振荡器而言，在小型化、高频化、频度特性等方面与国外先进水平相比仍有差距。

小结

以上本文详细介绍了振荡器的组成、分类、技术术语、工作原理以及其使用流程、注意事项与发展情况。希望读者通过对本文的阅读，能够对振荡器有更加全面深刻地了解。

审核编辑：汤梓红