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每日一图电

2013/8/16

双三极管多谐振荡器电路工作原理

多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路.这种电路不需要外加触发信号,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.

电路结构

1.路图

2.把双稳态触发器电路的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路.那么电路就没有稳定状态,而成为无稳电路

3.开机:

由于电路参数的微小差异,和正反馈使一支管子饱和另一支截止.出现一个暂稳态.设Q1饱和,Q2截止.

工作原理

正反馈:

Q1饱和瞬间,VC1由+VCC突变到接近于零,迫使Q2的基极电位VB2瞬间下降到接近—VCC,于是Q2可靠截止.

注：

为什么Q2的基极产生负压，因为Q1导通使Q1集电极的电压瞬间接近于零，电容C1的正极也接近于零，由于电容两边电压不能突变使得电容的负端为—VCC。

2.第一个暂稳态:

C1放电:

C2充电:

3.翻转:

当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时,Q2开始导通,通过正反馈使Q1截止,Q2饱和.

正反馈:

4.第二个暂稳态:

C2放电:

C1充电:

5.不断循环往复,便形成了自激振荡

6.振荡周期:

T=T1+T2=0.7（R2*C1+R1*C2）=1.4R2*C

7.振荡频率:

F=1/T=0.7/R2*C

8..波形的改善:

可以同单稳态电路,采用校正二极管电路

下面我们来做一个实验：

如图  

振荡周期:

T=1.4R2*C=1.4*10000Ω*0.00001F=0.14s=140ms

此图利用Multisim仿真软件去求出时间与实际的偏差

数据测量图：

此图测量了Q2的基极和集电极极，集电极的波形相当于图的矩形波，基极波形相当于图的锯齿波。

波形图：

根据测量图可知震荡周期为：

146ms

根据公式计算得的时间为：

140ms

误差是有的，木有百分百准确。

不可不知的整流电路

图1是最经典的电路,优点是可以在电阻R5上并联滤波电容.电阻匹配关系为R1=R2,R4=R5=2R3;可以通过更改R5来调节增益

图2优点是匹配电阻少,只要求R1=R2

图3的优点是输入高阻抗,匹配电阻要求R1=R2,R4=2R3

图4的匹配电阻全部相等,还可以通过改变电阻R1来改变增益.缺点是在输入信号的负半周,A1的负反馈由两路构成,其中一路是R5,另一路是由运放A2复合构成,也有复合运放的缺点.

图5和图6要求R1=2R2=2R3,增益为1/2,缺点是:

当输入信号正半周时,输出阻抗比较高,可以在输出增加增益为2的同相放大器隔离.另外一个缺点是正半周和负半周的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻忽略不计

图7正半周,D2通,增益=1+（R2+R3）/R1;负半周增益=-R3/R2;要求正负半周增益的绝对值相等,例如增益取2,可以选R1=30K,R2=10K,R3=20K

图8的电阻匹配关系为R1=R2

图9要求R1=R2,R4可以用来调节增益,增益等于1+R4/R2;如果R4=0,增益等于1;缺点是正负半波的输入阻抗不相等,要求输入信号的内阻要小,否则输出波形不对称.

图10是利用单电源运放的跟随器的特性设计的,单电源的跟随器,当输入信号大于0时,输出为跟随器;当输入信号小于0的时候,输出为0.使用时要小心单电源运放在信号很小时的非线性.而且,单电源跟随器在负信号输入时也有非线性.

图7,8,9三种电路,当运放A1输出为正时,A1的负反馈是通过二极管D2和运放A2构成的复合放大器构成的,由于两个运放的复合（乘积）作用,可能环路的增益太高,容易产生振荡.

精密全波电路还有一些没有录入,比如高阻抗型还有一种把A2的同相输入端接到A1的反相输入端的,其实和这个高阻抗型的原理一样,就没有专门收录,其它采用A1的输出只接一个二极管的也没有收录,因为在这个二极管截止时,A1处于开环状态.

结论:

虽然这里的精密全波电路达十种,仔细分析,发现优秀的并不多,确切的说只有3种,就是前面的3种.

图1的经典电路虽然匹配电阻多,但是完全可以用6个等值电阻R实现,其中电阻R3可以用两个R并联.可以通过R5调节增益,增益可以大于1,也可以小于1.最具有优势的是可以在R5上并电容滤波.

图2的电路的优势是匹配电阻少,只要一对匹配电阻就可以了.

图3的优势在于高输入阻抗.

其它几种,有的在D2导通的半周内,通过A2的复合实现A1的负反馈,对有些运放会出现自激.有的两个半波的输入阻抗不相等,对信号源要求较高.

两个单运放型虽然可以实现整流的目的,但是输入\输出特性都很差.需要输入\输出都加跟随器或同相放大器隔离.

各个电路都有其设计特色,希望我们能从其电路的巧妙设计中,吸取有用的.例如单电源全波电路的设计,复合反馈电路的设计,都是很有用的设计思想和方法,如果能把各个图的电路原理分析并且推导每个公式,会有受益的