脉冲振荡器是怎样形成的和输出电路有什么特别?
众所周知石英晶体振荡器的类型分为很多种,主要是按性能和特性区分,但也有按输出或电路分的,比如CMOS晶振,LVDS振荡器,皮尔斯振荡器,LV-PECL振荡器等。今天要给大家介绍另一种比较特殊的振荡器,它的名字叫做脉冲振荡器。首先,我们要先搞清楚,什么是脉冲?脉冲在百度百科上的解释是:电子技术中经常运用的一种象脉搏似的短暂起伏的电冲击(电压或电流)。主要特性有波形、幅度、宽度和重复频率。脉冲是相对于连续信号在整个信号周期内短时间发生的信号,大部分信号周期内没有信号。就像人的脉搏一样。现在一般指数字信号,它已经是一个周期内有一半时间有信号。计算机内的信号就是脉冲信号,又叫数字信号。而振荡器本身也是一种输出信号的元器件,两者结合会发生怎样的有趣的事情呢!
正弦(正弦波)振荡器是将以预定频率产生无限期时间的输出脉冲的振荡器;也就是说,它持续运作。诸如雷达之类的设备中的许多电子电路要求贴片振荡器在特定时间段内接通并且其保持在关闭状态直到稍后需要。这些电路称为PULSEDOSCILLATORS或RINGINGOSCILLATORS。它们只不过是在特定时间打开和关闭的正弦波振荡器。2-25,视图(A),显示了一个脉冲振荡器,发射器电路中有谐振回路。正输入使Q1导通很重,电流流过L1;因此不会发生振荡。负向输入脉冲(称为门)切断Q1,并且罐振荡直到门结束或直到振铃停止,以先到者为准。
图2-25A。-脉冲振荡器。
图2-25B。-脉冲振荡器。
视图(B)中的波形示出了输入门和来自脉冲振荡器的输出信号的关系。为了了解该电路如何工作,假设LC谐振电路的Q值足以防止阻尼。当输入门变为负时(T0到T1和T2到T3),获得电路的输出。剩下的时间(T1到T2)晶体管导通很重,电路没有输出。输入门的宽度控制输出信号的时间。使栅极更宽使输出存在(或振铃)更长的时间。
脉冲振荡器的频率:
脉冲振荡器的频率由输入选通信号和振荡电路的谐振频率决定。当正弦振荡器以1兆赫兹谐振时,输出为每秒100万个周期。在脉冲振荡器的情况下,输出中存在的周期数由门控脉冲宽度决定。如果1兆赫的振荡器被切断1/2秒或50%的时间,则输出在1兆赫兹速率下为500,000个周期。换句话说,振荡电路的频率仍然是1兆赫兹,但晶振每秒只允许产生500,000个周期。
输出频率可以通过控制储能电路振荡的时间来确定。例如,假设应用500微秒的负输入门和999,500微秒(总共1秒)的正输入门。该晶体管将为500微秒被切断和所述储能电路将振荡为500微秒,产生一个输出信号。然后晶体管将导通999,500微秒,并且在该时间段内振荡电路不会振荡。坦克电路允许振荡的500微秒将仅允许1兆赫兹坦克频率的500个循环。
您可以使用以下公式轻松检查此频率:
1兆赫谐振频率的一个周期等于1微秒。
然后,通过将1个周期(1微秒)的时间除以门长度(500微秒),您将得到周期数(500)。
有几种不同类型的脉冲振荡器可用于不同的应用。图2-25(视图(A))所示的原理图是一个发射极加载的脉冲振荡器。储能电路可以放置在集电极电路中,在这种情况下,它被称为集电极负载脉冲振荡器。发射器负载和集电极负载振荡器之间的差异在于输出信号。负载发射极的npn脉冲振荡器的第一次交替是负的。集电极负载脉冲振荡器的第一次交替是正的。如果使用pnp,有源晶振将反转发射器加载振荡器和集电极加载振荡器的第一次交替。
您可能已经注意到,此讨论中未提及反馈。请记住,再生反馈是持续振荡的必要条件。在脉冲振荡器的情况下,石英水晶振荡器仅在非常短的时间段内需要振荡。但是,您应该理解,随着输入门(切断晶体管)的宽度增加,由于缺少反馈,正弦波的幅度在门控周期结束时开始减小(衰减)。如果特定应用需要长时间的振荡,则使用具有再生反馈的脉冲振荡器。的工作原理仍然不同之处在于反馈网络维持的时间的所需量的振荡周期是相同的。
随着技术和设备越来越先进,工程师们在研究频率元件领域,也有了重大突破,有源晶振的尺寸越做越小,但性能却变得更高更好。更多高端的振荡器被应用在高要求的产品身上,像差分晶振,恒温晶振这种存在感比较弱的振荡器,现在在市面上也开始受到重视。