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两只NPN三极管组成的互补对称无稳态振荡器电路原理分析


无稳态多谐振荡器是一种简单的振荡电路。它不需要外加激励信号就便能连续地、周期性地自行产生矩形 脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振荡器电路。多谐振荡器可以由三极管构成,也可以 用 555 或者通用门电路等来构成。用两只三极管组成的多谐振荡器,通常叫做三极管无稳态多谐振荡器。 在本例中我们将用两只三极管制作一个多谐振荡器,并用它驱动两只不同颜色的发光二极管。在制作完成

时,我们能看到两只发光二极管交替点亮,并且我们可以通过调整电路的参数来调整发光管点亮的时间。 三极管多谐振荡器的电路原理图:

下面我们将简要分析该电路的工作原理: 上图所示为结型晶体管自激或称无稳态多谐振荡器电路。它基本上是由两级 RC 藕合放大器组成,其中每 一级的输出藕合到另一级的输入。各级交替地导通和截止,每次只有一级是导通的。 从电路结构上看,自微多谐振荡器与两级 Rc 正弦振荡器是相似的,但实际上却不同。正弦振荡器不会进入 截止状态.而多谐振荡器却会进入截止状态。这是借助于 Rc 耦合网络较长的时间常数来控制的。尽管在时 间上是交替的,可是这两级产生的都是矩形波输出。所以多谐振荡器的输出可取自任何一级。 电路上电时,Vcc 加到电路,由于两只三极管都是正向偏置的故他们处于导通状态,此外,还为藕合电容 器 Cl 和 C2 充电到近于 Vcc 电压。充电的路径是由接地点经过晶体管基极,又通过电容器而至 Vcc 电源。 还有些充电电流是经过 R1 和 R2 的,从而导致正电压加在基极上,使晶体管导电量更大,因而使两级的集 电极电压下降。 两只晶体管不会是完全相同的,因此,即使两级用的是相同型号的晶体管和用相同的元件值,一个晶体管 也会比另一个起始导电量稍微大些。 假定 Ql 的导电量稍大些,由于 Ql 的电流大,它的集电集电压下降就要比 Q2 的快些。结果,被通过电阻器 R2 放电的电容器 C2 藕台到 Q2 基极的电压就要比由 C1 和 Rl 藕合到 Ql 基极的电压负值更大些。这就使得 Q2 的导电量减少,而它的集电极电压则相应地增高了。

Q2 集电极升高的电压,是作为正电压藕合回 Ql 基极的。这样,Q1 导电更多,从而引起它的集电极电压进 一步下降,由于 C2 还在放电。故驱使 Q2 的基极电压向负的增大。这个过程继续到最终 Q2 截止,而 Ql 在饱和状态下导通为止。此时,电容器 C2 仍然通过电阻器 R 对接地点放电。Q2 级保持截止直至 C2 已充 分放电使得 Q2 的基极电压超过截止值为止。然后 Q2 开始导通,这样就开始了多谐振荡器的第二个半周。 由于 Q2 开始导通,它的集电极电压就开始下降,导致电容器 Cl 通过电阻器 Rl 开始放电,这样,加到 Q1 基集的是负电压。Q1 传导的电流因此而减小,并引起 Ql 集电极电压升高。这是作为正电压藕合到 Q2 基 极的,于是 Q2 传导的电流就更大。就象前半周的工作一样,这是起着正反馈作用的,并持续到 Ql 截止, Q2 在饱和状态下导通为止。Q2 保留在截止状态,直至 C1 已充分放电,Ql 开始脱离截止状态为止。此时, 完整的周期再次开始。 好一级导通时间的长短,取决于另一级截止的时间。也就是取决于 C1Rl 和 C2R2 的时间常数 RC。时间常 数越小转换作用也就越快,因此多谐振荡器的输出频率就越高。就上述的电路来说,两个 RC 网络的时间 常数相同,两个晶体管的导通和截止周期是相等的,故称之为对称的自微多谐振荡器。 当然我们也可以调整 C1R1 和 C2R2 不等,使得两只三极管的导通时间不同。 在明白了多谐振荡器的基本原理后,我们就可以利用这个电路控制两个发光二极管交替的闪烁了。 我们可以把 Q1 和 Q2 的集电极作为振荡器的输出驱动两个发光管。具体的电路如下:

R1、R2 分别为发光二极管 D1 和 D2 的限流电阻,这里为 420 欧姆,取值越小 LED 将越亮。R3 和 R3 取值 11K。 每个灯点亮的时间可以通过对 R4*C1,R5*C2 用公式 T=0.693*R*C 计算导通时间得到。读者可以取不同 的值得到不同闪烁的频率,两边的点亮时间可以不同。


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