「电路分享」多谐振荡器

多谐振荡器:一个古老的,众所周知的,无聊的课题。不-一点也不:有很多不同的方式来看待他们,他们根本不是他们看起来的样子。

多谐振荡器到底是什么?我想有一个定义是“有几个状态的电路”。现在就可以了,它很宽松,所以留给你很多想象空间!传统的多谐振荡器只有两个阶段,有三种口味:不稳定(两种状态都不稳定,电路在两种状态之间振荡);单稳态(一种状态稳定,另一种瞬态)。电路可以从一态翻转到二态。事实上,它可以再次“翻转”回来,这就引出了另一个术语“触发器”——但是你可以称一个不稳定的触发器为一个不稳定的触发器!然后你可以得到三表-一个电路我将介绍一个'驴子模拟器',其中3个晶体管组合成3个独立的不稳定多谐振荡器!

什么是弛豫振荡器?一种电路,从一个电平到另一电平“缓慢”地变化,在这种状态下,它复位到第一个状态,然后又开始改变。

这两种描述可能看起来完全不同——但事实上是一样的——或者至少在它们重叠的地方有一个明显的灰色区域,正如我将要展示的那样。还有很多其他的振荡器电路,它们不是非常传统的多谐振荡器或弛豫振荡器。。


1: “普通”不稳定多谐振荡器。


我觉得这条赛道很无聊,但是,如果我不先介绍它,我该如何详述它所有更有趣的亲戚呢?

「电路分享」多谐振荡器

操作


假设Tr1是硬打开的(如果你已经用“hard on”索引了这个站点,对不起-它不适合你!)Tr2不导电,所以C2的右端在Vcc:电流通过R3流入Tr1的底部,导致它导通,所以C1的左端是0v。

假设C1没有充电:它的左端被Tr1钳制到0v,但它的右端通过R1从Vcc供电,因此它将通过R1开始充电,其右端正向Vcc移动。在某一点上,C1右端将有足够的电压使Tr2开始导电。

当Tr2开始开启时,Tr2的收集器将开始下降并拉下C2的右端。由于C2是一个电容器,其两端的电压不会突然变化,因此C2的左端也会开始下降。这将剥夺来自Tr1的电流,Tr1将开始关闭,其集电极电压将开始升高。当它这样做的时候,C1将把这个上升的电压输入Tr2的基极,帮助它接通,这样电路就会“崩溃”到Tr2完全打开,Tr1完全关闭的状态。

当Tr2从off快速切换到on时,它的集电极从Vcc下降到0v,(通过电容器动作)Tr1的底部将从大约0.6v反向偏置到(Vcc-0.6v),因为C2的左端跟随右端向下。

现在R3开始向C2的左端充电,从接近-Vcc(低于0v线)正向0v充电,超过0v向Vcc充电。记住Tr2是打开的,所以C2的右端被钳制到0v(通过Tr2)。

当C2的左端达到0.6v左右时,Tr1开始传导,序列重复。

所以电路在两个状态之间切换,Tr1 on(Tr2 off)和Tr2 on(Tr1 off)。每个状态下的时间由R1C1和R3C2确定,为0.69CR(但继续读)。因此,该电路提供了50:50的标记空间,是一个“相当”可靠和可预测的振荡器。显示的值将给出大约1kHz的频率(0.5毫秒开,0.5毫秒关)。

我说“相当”可靠,因为有几点。。。假设Tr1和Tr2都在导电,两个电容器都“放电”:R1的电流流入Tr2,R3的电流流入Tr1。电容器被“放电”,因此没有电流流过:电路处于稳定状态,没有振荡。这种情况发生了,可能是普通多谐振荡器最大的单一问题——以及它的几个近亲。

“不稳定多谐振荡器”(给这个电路起一个“专有”的名字)是在阀门时代发明的,在早期的锗晶体管中很常见。它们的增益可能为20(增益是集电极电流与基极电流的比值:向晶体管的基极注入1微安,增益为20时,集电极电流为20微安)。有了这些典型的R2和R4可能是1K,R1和r310k。然后硅晶体管出现了:它们有更高的增益。这种“振荡失败”变得很常见:如果晶体管不是开得太硬,硅就有更高的增益,电路振荡也更可靠:我选择了R1:R2的100,这将适合增益至少为100的晶体管。

尽管如此,我不会在今天的商业电路的关键部分使用如此简单的多振动装置,因为它可能无法启动。但它仍然是一个有趣的电路和一个很好的学习练习!

如前所述,多振动周期为0.69CR,但这只适用于低电压。当一个晶体管打开时,另一个晶体管的基极被拉到非常硬的负电压(远低于0v线),并且基极被关闭。但是晶体管基极结不能承受太多的反向电压:现代的晶体管基极结似乎是10伏左右,如果你试着在基极上施加一个更大的反向电压,晶体管基极发射极结的传导方式就像齐纳二极管。这会干扰公式-你得到的时间比你预期的要短。


2: 不对称多谐振荡器。

上面简单电路的第二个问题是,它的边缘不是很锋利。就在Tr1关闭后,C1上出现了完整的Vcc,因此R2上有一个小的电压降:C2的充电倾向于使边缘变圆,使边缘不那么锋利。

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第二个电路显示了一种绕过这个的方法。注意,一半中的值是另一半的10倍:两部分的时间保持不变,但Tr1上的“舍入”效果会因较小的C1而减小。取而代之的是Tr2的集电极波形由于更大的C2与增加的R4反应而变得更差。

非对称电路也更可靠:由于两个部分不相等,它们一起接通的机会减少了。


3: 伪装的多振动装置。

如果你想画一个多谐振荡器,这样会让工程师感到困惑,试试这个电路。如果你把它和基本的多振动系统比较-它实际上是一样的。但它就像一个两级交流耦合放大器,有着全面的交流反馈。它看起来不是对称的,似乎没有两个完全相同的一半。你画电路的方式很重要。画得不好的电路会隐藏电路的功能并迷惑读者!

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4: 互补多振动装置。

另一个明显的事实是,所有的晶体管都是反向的,相反的,所有的晶体管都是反向的。一个相同但互补的电路结果。这是一个很好的事情,你可以做的晶体管-但不是与集成电路。实际上,所有的集成电路都有一个负接地,不能在互补版本中工作。其原因主要是历史原因-早期的硅晶体管制造出了比PNP更好的NPN晶体管。虽然现代制造技术两者兼而有之,但由于电子和空穴流动的差异,内部性能差异非常小,因此NPN是更常见的模型。

但在大多数双晶体管多谐振荡器电路中,可以用互补的晶体管来代替其中一个晶体管(即,将一半电路“倒置”,电路仍能工作)。操作改变了,有时还需要挠头才能看到结果!尽管如此,它仍然是一个迷人的和有益的练习!

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上图所示为标准多振动装置,其中一级为其补充。电路看起来可能非常相似,但操作发生了巨大的变化!现在它们不再交替工作,而是一起打开。这个电路,有一个几乎微不足道的变化,已经不再是一个多谐振荡器,变成了一个松弛振荡器!

这应该可以解释为什么我不认为这是两种截然不同的电路类型!名字是语言的东西:现实世界是一个连续体,并不完全符合语言的分类!

由于两个晶体管同时导通,因此导通周期是一个短脉冲,随后是一个长恢复现象的弛豫振荡器。为了增加导通时间,可以将电阻与电容串联,如下面的电路所做的那样。

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是的,我收集了很多年的电路。来源不明。

既然集电极电阻分别连接到0v和Vcc,为什么不使用公共集电极电阻呢?事实上-为什么不也有一个共同的基础电阻。两个品种都会振荡,下面的电路也会振荡。

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我们通过一些变换,从一个普通的多谐振动中得到了这个结果。但这是一个串联多振动装置!另一个语言方面,现实世界的变化是微不足道的!它引导我们进入一个全新的多谐振动器的类别,第一个例子是元件串联而不是并联。当然,你可以做同样的PNP-NPN转换,就像传统电路一样。


5: 系列多振动装置。

上述S.M.V.had是公共发射器(发射器连接到电源线)。但是对于许多简单的电路,可以把电源看作是两个引线的元件(电池)。串联的电路元件可以重新排列,它们的顺序并不重要。所以让我们把前两个互补的多振动装置重新排列一下。。。。

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一个好的,性能良好的振荡器电路。二极管并不是真的需要,但它确实改善了发射器上的波形,这样就有了一个好的锯齿。所示值每37毫秒产生约30微秒的脉冲。脉冲输出可从任一采集器获得。

还要注意,这个电路的两半都是发射极跟随器,发射极跟随器的电压增益小于1。你有没有被教导,你需要电压增益来制造振荡器?这不是真的,只有现在的收益就足够了!

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6: 发射极耦合多振动装置。

这是另一个非常简单的电路,即使它的波形很糟糕,也能很好地振荡!

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更多的多振动装置

警告这一页将会很长:我有很多这种类型的电路,有很多要说的。我还没写完,但我想你现在更喜欢半页,而不是以后的整页,所以这里有几个电路(没有特别的顺序)我将要写。。。还有很多我还没有转到电脑上!

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需要共享什么电路,可以关注并私信我。

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页面更新:2024-03-30

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