我最近编辑的了一个项目在Hackster.io描述了如何用电子乐器制造特雷门(Theremin)模拟发现,的模拟部分装备,和一个饮料罐。我希望能够将赛道分解成更小的阶段,这样我就能理解发生了什么,也能帮助读者理解。然而,我认为是“第一阶段”,结果对我来说是一个概念上的挑战,它仍然使我通过铃声。

深刻的思考。图片:https://www.flickr.com/photos/archer10/11713640484
这个阶段呈现给我的是一个“变频振荡器”。一个小运放电路,有3个电阻和一个电容,这产生了一个振荡输出。固定电容器被放置在平行的饮水机,和一个手持式电线为特雷门效应。我问自己“这个阶段的输入是什么,这个运放如何产生一个只有直流电压供应振荡输出,这个电容的功能是什么?”这就是我掉进兔子洞的时候。

跟着白兔走。图片:https://www.flickr.com/photos/valkyrieh116/311526846
饮料罐和手持导线形成的并联电容改变了输出的频率。这是显而易见的使用示波器和支持可变频率的标题。但是为什么会有一个振荡的输出呢?这是我使用的电路示意图:

在试图理解这种振荡的原因时,我所收集到的是,它看起来仍然像魔术一样,而且确实反映了一个事实,即每个电路元件都有自己的小的特殊的方式是不完美的(就像我们所有人一样)。理论上,或者理论上,电容器的极板在任何方面都是完全相同的,电阻值在任何方面都是完全相同的,集成电路中的晶体管在任何方面都是完全相同的。运算放大器的正电压和负电压将完全相等和相反,并在相同的瞬时时刻施加,而环境将对功能没有影响。然而,正如你所期望的那样,这并不是现实。

在现实把你逼到自己的位置之前,好好想想。图片:https://www.flickr.com/photos/bryanalexander/17182506391
微小的缺陷和变化之间的类似组件,结合环境电气和磁噪声,是这个振荡器的驱动力。由于瞬时电压变化是不可能的,并且偏置电路的信号路径将在两个电源之间变化,固定电容的一个板将开始偏向其中一个电压电源,并开始向该值充电。
现在是魔术戏法表演吗?充电电容偏置BJT晶体管,在运放中通过一个正电压或负电压到输出。然而,当电容充电接近其中一个电源的值时,这导致一些运放晶体管的开关行为,重偏,并导致电容开始放电和向另一个电源值充电。这种情况会继续发生变化,所以游戏才会如此稳定。振荡输出是方波的特征。这是振荡的屏幕截图波形:

也有单稳态和双稳态多谐振荡器,其中有一两个状态是由外部控制的。我不能用运放电路完全解释这一现象,但一些更容易理解的离散多谐振荡器电路的例子存在,并有更好的解释。我需要更多的时间来思考这个问题,然后才能有信心地理解。这是一些疯狂的酷物理!看看这些帮助我开始理解这一现象的教程,它们使用了相同的离散电路:
https://www.electronics-tutorials.ws/waveforms/astable.html
https://www.electrical4u.com/astable-multivibrator/

这对电阻提供正反馈把运放变成施密特触发器(你可以,更便宜,使用74HC14N芯片)。负反馈上的电阻和电容提供了对施密特触发器的输出电容的充电和放电,但一旦电容器充电或放电到点,施密特触发器的阈值被越过,输出变化,充电或放电方向相反。
很多地方都解释过这个振荡器(包括我的书)https://leanpub.com/applied_electronics_for_bioengineers/和我的博客
-我将提供链接,但随后的评论被拒绝作为垃圾邮件。看看2012年关于没有油泵的加油站的“触摸传感器”帖子)
它通常被称为弛豫振荡器,尽管术语迟滞振荡器也被使用。
你好gasstationwithoutpumps !谢谢你为我连接了一些点,并提供了更多的资源!振荡器电路对我来说是新的,但超级有趣。我要去调查施密特事件再花点时间在你的博客上。我认为真正让我感到困惑的是电容器开始充电背后的物理原理。再次感谢您的反馈,非常感谢!