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[电路/定理]

多谐振荡电路

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dj狂人|  楼主 | 2014-12-18 17:27 | 只看该作者 |只看大图 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
                                       多谐振荡电路
                                 图1
如上图,这是一个比较经典的多谐振荡电路,相信很多初学者最先做的一个声光电路就是分别在这个电路的Rc1、Rc2上串联一个发光二极管,做成一个闪烁的光电路。之所以可以实现闪烁的效果,是因为Q1、Q2这两个管子在轮流的导通、截止、导通、截止..
之前我们实验室的同学在讨论这个电路的时候,普遍是认为R1、R2取得很大的时候不足以让管子导通,然后由电源给电容充电引起其中的一个管子先导通引发后面的电路以震荡的形式工作。但因为当时讨论的时候还有一点小歧义,我就在EEWorld发了个帖看看网友是怎么说的,其中“maychang”就指出了“R1、R2取得很大的时候不足以让管子导通”这里有误,这里先感谢“maychang”的热心帮助。后经与实验室的同学重新讨论以及重新搭电路验证,“R1、R2取得很大的时候不足以让管子导通”这里确实有误,再次讨论以及结合测得的波形图得出了一个比较合理的分析,现重新发帖把我们分析的过程发表出来,让各位网友提提意见,看有没有什么不妥的地方,在这里先谢过了。
首先上电的瞬间,由于R1、R2的正向偏置,两个管子导通,但由于电阻以及管子材料的原因,总会有一个管子先导通,假如Q1先导通,那么集电极的电压瞬间变为零(其实不会为零,管子的集电极到地之间会有一定的压降,但这个压降太小了,我们可以当做为零),从而通过电容C2拉低了Q2的基极电压,Q2截止。Q1导通之后电路中电流流向如下:
                                图2
这个图我们可以看到C2在充电,当C2的电压上升到Q2导通的门槛电压(这里假设门槛电压为0.7V)时,Q2导通,其集电极电压瞬间被拉到地,引起电容C1两端电压翻转,Q1截止,这时电路中的电流走向如下:
                              
                 图3
在这里我们也可以看到C1在充电,电压上升,当C1电压上升到Q1导通的门槛电压时Q1再次导通,同样的,因为其集电极电压瞬间被拉到地,电容C2两端电压翻转,Q2截止..如此循环,便形成振荡电路了。
经过上面的分析,我们知道Q1的导通时间是由C2决定的,当C2充到0.7V的时候Q1将截止。那么我们现在来看下C2充到0.7的前一时刻,电路中的各点电压:
那么接下来当C2达到Q2的门槛电压的时候,Q2导通,其集电极电压瞬间被拉到地变为0V,但电容两端电压是无法突变的,你这边由5V瞬间变为0V的时候,为了保持压降,另一端电压会变成-4.3V,出来一个负电压,导致Q1截止。Q2导通的时候,通过R1给C1充电,C1接近R1端电压从负压慢慢回升,直到达到Q1的门槛电压,Q1导通.. (注意:不一定会出负压,因为如果通过Rc2给C1充电很快,那么很可能Q2导通的前一瞬间,其集电极电压小于电容另一端靠近R1那端的电压,那么Q2导通的时候就不会出负压,但这个电压会很小,Q1一样截止)
    下面我们来根据实际所测的波形图再来详细分析下  
                              图4
上面这个图是接Q1的集电极所测波形。
    我们先来看图4的A1段,这个很明显是由于我们的Q1从截止状态变为导通的时候,集电极电压被瞬间拉低造成的,而A2则是Q1处于导通状态,其历时时间就是我们Q1的导通时间, 当我们的电容C2充电充到Q2的门槛电压的时候,Q2导通,电容C1两端电压翻转,造成Q1截止,Q1截止的时候如果没有电容C2的存在,Q1集电极的电平可以被很快拉高到电源电压,但是由于电容C2的存在,电压无法突变,Q1集电极电压只能慢慢上升,然后我们的A3段就出来了,这时Q2导通,电容C1充电,当                           
C1充到Q1的门槛电压往上一点的时候,Q1导通,集电极电压被瞬间拉低,A1又出来了..
下面我们再来看这个图:
图5
图5,是接Q1基极所测得的波形图,前面我们也分析了,当Q1/Q2导通的时候,由于其集电极电压瞬间被拉低,造成与他集电极相连的电容两端电压翻转,从而使得另一个管子的基极电压变为负电压(有可能不为负电压,但一定小于0.7V,使管子截止)那么很明显,图5的A1段就是这么来的,接下来电源通过这个回路给C1 充电,我们的Q1基极电压从负电压或者很小的正电压慢慢上升,形成了A2段,当C1电压达到Q1的门槛电压之后,Q1导通,其集电极电压被瞬间拉到地,电容C2两端电压翻转,造成Q2截止,C2充电,在C2充到0.7V之前我们Q1基极的电
会保持不变,也即A3段,当C2充到0.7V之后,Q2导通,C1两端电压翻转,导致Q1基极电压发生突变,A3段结束,又开始A1段..
    以上是我们讨论的分析过程,现发表出来接受大伙的检验,如有觉得那里不妥或者分析错的还望大伙能给予指正,非常感谢



图7.jpg (20.65 KB )

图7.jpg

相关帖子

沙发
快修师傅| | 2014-12-19 13:05 | 只看该作者
学习,学习。。学习。。学习。。

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板凳
dj狂人|  楼主 | 2014-12-19 13:29 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-12-19 13:13
这个电路看着简单,实际很复杂的,在1960s的书上,都是花了整整一章篇幅来介绍,包括几种工作模式的定性定 ...

确实    这个贴我在其他论坛也发表过,也有比较多的网友评论,说管子截止瞬间,电容传了个电源电压过去,有条经R2、Rc1的放电回路,这里我不是很明白,继续追问也没人回了,所以发到21上,希望能在这边得到解析

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地板
xukun977| | 2014-12-21 11:28 | 只看该作者
另外,在电子世界那个帖子里,什么R1足够大和一个会导通相矛盾?!这句话本身呢,没有问题,也不矛盾。包括正弦波振荡器,把管子偏置在截止区,也可以,常见的低功耗技术。
当然了,具体在这个电路里,R1肯定有上下限的,6~50倍RC。


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5
shalixi| | 2014-12-21 11:48 | 只看该作者
一个老电路。

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6
dj狂人|  楼主 | 2014-12-21 11:57 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-12-21 11:18
简单两点:
1.用导通等字眼描述状态,不严谨,人家多用full on ,full off,active,saturation等。
2.不要用0 ...

恩恩  这个文字表达上确实需要改正

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7
dj狂人|  楼主 | 2014-12-21 12:01 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-12-21 11:28
另外,在电子世界那个帖子里,什么R1足够大和一个会导通相矛盾?!这句话本身呢,没有问题,也不矛盾。包括 ...

这个帖子描述的是否还有其他不正确的东西,前辈能否点评下

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8
xukun977| | 2014-12-21 13:35 | 只看该作者
第三段第一句(但由于。。。)处。
前段时间有人据此问:假设电阻管子所有参数完全对称,那么哪个管子先导通?

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9
dj狂人|  楼主 | 2014-12-21 15:39 | 只看该作者
xukun977 发表于 2014-12-21 13:35
第三段第一句(但由于。。。)处。
前段时间有人据此问:假设电阻管子所有参数完全对称,那么哪个管子先导通? ...

是啊,假如电阻管子所有参数完全对称,那个管子会先导通

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10
shalixi| | 2014-12-21 18:09 | 只看该作者
dj狂人 发表于 2014-12-21 15:39
是啊,假如电阻管子所有参数完全对称,那个管子会先导通

这叫竞争。

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11
chunk| | 2014-12-22 10:52 | 只看该作者
似乎R1/R2取值偏小的时候反而不易起振。

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12
chunk| | 2014-12-22 11:22 | 只看该作者
dj狂人 发表于 2014-12-19 13:29
确实    这个贴我在其他论坛也发表过,也有比较多的网友评论,说管子截止瞬间,电容传了个电源电压过去, ...

我的看法:

Q2通Q1止,C2的充电如你所画的那样,由VCC经RC1再经Q2的BE结到GND。

Q1通Q2止,C2左极拉至0电位,右极会跌至负电位,此时C2会先从左极到右极放电,C2左极经Q1的CE极到GND,穿过电源到VCC,再经R2到C2的右极。放电完之后才继续沿此路径充电。

正在放电的电容可视作一个电源,考察这个电源时应该把VCC视作短路,我们学习什么戴维南定理和叠加原理时都是这么处理的吧?

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费晸| | 2019-1-21 07:41 | 只看该作者
互补串联

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xmar 2019-1-31 13:00 回复TA
三极管e极输出锯齿波。不错。 
14
wf.yang| | 2019-1-21 07:51 | 只看该作者
再来个双稳态吧,还是这个电路形式。

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15
费晸| | 2019-1-21 08:07 | 只看该作者
dj狂人 发表于 2014-12-21 15:39
是啊,假如电阻管子所有参数完全对称,那个管子会先导通

加上基极电阻太小,则会两管皆通,
如图所示的设计就是针对这可能,因为两管皆通就谁都得不到Ib的。

PingPongOsc.png (85.66 KB )

PingPongOsc.png

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参与人数 1威望 +2 收起 理由
king5555 + 2 原图之直流偏置让负载得到约0.7Vcc即可,理想hFE时。
16
费晸| | 2019-1-21 08:10 | 只看该作者
wf.yang 发表于 2019-1-21 07:51
再来个双稳态吧,还是这个电路形式。

多谐与双稳,一模一数。

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hk6108 2019-1-21 21:55 回复TA
还有 自激跟他激 之别。在此谈 双稳 已算跑题了。 
17
wf.yang| | 2019-1-22 07:40 | 只看该作者
费晸 发表于 2019-1-21 08:10
多谐与双稳,一模一数。

不管怎样,他们都属于脉冲电路。无稳(多谐振荡)、双稳、单稳是三个亲兄弟呀。

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18
费晸| | 2019-1-23 01:23 | 只看该作者
wf.yang 发表于 2019-1-22 07:40
不管怎样,他们都属于脉冲电路。无稳(多谐振荡)、双稳、单稳是三个亲兄弟呀。 ...

三兄弟结构近似,输出的都是方波,但用场就不一样,只有双稳才能组建数字电路。

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19
wf.yang| | 2019-1-23 07:49 | 只看该作者
费晸 发表于 2019-1-23 01:23
三兄弟结构近似,输出的都是方波,但用场就不一样,只有双稳才能组建数字电路。 ...

管它用在什么地方做什么,多数脉冲电路,多数场合,既不属于数字电路也不属于模拟电路,没必要把数字模拟中间画一条线。其实,就是晶体管电路。

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20
hk6108| | 2019-1-23 21:14 | 只看该作者
现在看来,多谐振荡电路天生就是 软关断 的。

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king5555 + 3 是。电容被电阻驯服了。若两个射极共用一个电阻接地会不会硬一些。
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