O teremim usa o princípio do heteródino para gerar um sinal de áudio. O circuito responsável pela frequência inclui dois osciladores de rádio. Um deles opera em uma frequência fixa, enquanto a frequência do outro é controlada pela distância da mão do músico em relação à antena de frequência. A mão funciona como uma placa aterrada (sendo o corpo do músico a conexão com a terra) de um capacitor variável em um circuito LC (indutor-capacitor), que é parte do oscilador e determina sua frequência. A diferença entre as frequências dos dois osciladores a cada momento permite a criação de diferentes tons na faixa de frequências audíveis, resultando em sinais de áudio que são amplificados e enviados para um alto-falante.

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