【软件工程师学硬件】之 振荡器2

振荡器的工作原理很简单,大家在初中物理都学过单摆,就是一根悬挂着的绳子系着一个铁球,然后推一下铁球,铁球就摆动起来,但是摆动不了几下,就会渐渐停下来,什么原因?空气的阻力将能量渐渐消耗尽了,球就停止摆动了。如果想让小球一直不停的摆动,就得不停地推动小球。这样小球就不停地、稳定地摆动了。
这个就是振荡,单片机里的振荡器实际上也和这个原理差不多,这个不断推动小球的动作,我们就把它看做是反馈,振荡器可以看做是一个放大器,但是我们需要从放大输出部分取出一部分能量反馈到输入端,从而使振荡信号得以加强并维持下去。
80c51单片机里的振荡电路是由晶振和反相器构成的,这里的反相器接成正反馈电路,由晶振构成选频电路进行选频,从而输出所需要的振荡频率。这里的选频的意思就是只让晶振外壳上标识的频率通过,一般选频网络不会只通过一个频率,也可能会有其他的频率通过,但是其他频率的分量比较少,换句专业术语叫通频带,普通的选频网络通频带比较宽,这实际上就不怎么好,我们希望要某一个频率,也就是要求通频带非常窄,这里就有一个术语叫Q值,说这个选频网络的Q值高,通频带就很窄,这个晶振构成的选频网络的Q值非常非常高,所以它的通频带也是非常非常窄,所以振荡的频率也非常纯正,符合我们的需要。
基本上单片机里都有振荡电路,通过振荡电路产生时钟信号。但是,并不是只有单片机里有振荡电路,其他地方比如无线遥控电路里也会用到,我们平时用到的315M无线遥控电路就是由315M晶振电路产生振荡信号,这个315M无线信号叫载波,另外由芯片产生的控制信号调制到载波上,形成调制信号。这个控制信号就看做是水里的船,这个载波就是水。
另外,我们玩具枪产生怪叫声,那个就是振荡电路产生的声波信号。
产生振荡信号(方波、正弦波、三角波和梯形波)的芯片也很多,其中使用非常广泛的要算是NE555芯片了。这个555芯片非常了得,用途非常之多。后续我们专门介绍这个芯片。
我们如何去制作振荡电路?我的建议是,如果没有学过这方面的理论,可以先从仿真电路入手,网上这方面的资料也很多,我也会在后续的文章中介绍这方面的仿真电路。以仿真电路为基础,反复调试各种参数,牢记最佳参数,然后再在面包板上搭建电路,用示波器跟踪测试。最基本的要求是起振,高级的要求是波形整齐、平滑,不要有毛刺和畸形。
振荡器就先介绍到这里,谢谢大家!

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