11、探索电路中的振荡器与触发器：原理、应用与计数奥秘

探索电路中的振荡器与触发器：原理、应用与计数奥秘

一、电与运动：从振荡器开始

电能够驱动物体运动，这是我们熟知的常识。在日常生活中，从时钟、风扇到食品加工机，各种电器里的电动机都依赖电来运转。此外，电还控制着扬声器、耳机和耳塞的振动，让我们的设备发出音乐和语音。甚至在启动传统化石燃料发动机时，也离不开电动马达。

不过，有一种用电驱动物体运动的方式既简单又巧妙，那就是电动蜂鸣器和铃铛，尽管这类设备正逐渐被电子替代品所取代。

（一）振荡器的工作原理

我们来看一个由继电器、开关和电池组成的电路。当闭合开关时，电路接通，电磁铁会拉下柔性触点；而当触点位置改变，电路断开，电磁铁失去磁性，柔性触点回弹，电路再次接通。只要开关闭合，金属触点就会不断来回运动，交替地闭合和断开电路，可能会发出重复的声音。如果触点发出刺耳声，那就是蜂鸣器；若给它装上锤子和金属锣，就成了电铃。

这个电路也可以用传统的电压和接地符号来绘制，它类似于一个逆变器。逆变器的输出与输入相反，即输入为 0 时输出为 1，输入为 1 时输出为 0。在这个电路中，即使输出和输入看似相同，但由于逆变器从一种状态转换到另一种状态需要一定时间，输出会很快改变，成为输入的反相，如此循环。

这个电路的输出会在提供电压和不提供电压之间快速交替，也就是在 0 和 1 之间快速切换，这样的电路被称为振荡器。与之前见过的电路不同，振荡器无需人为干预，它可以自行运行。

（二）振荡器的特性

振荡器的输出在 0 和 1 之间交替，通常用一个图表来表示，其中横轴代表时间，纵轴表示输出是 0 还是 1。随着时间推移，振荡器的输出会有规律地在 0 和 1