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[分享] 多谐振荡电路

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纯净的硅(中级)

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发表于 2014-12-16 17:29 | 显示全部楼层 |阅读模式
本帖最后由 dj狂人 于 2014-12-16 22:11 编辑

                                                                         多谐振荡电路
图1.jpg
                                 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.jpg
                                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 - 副本.jpg                               
                 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:
图4.bmp
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5.jpg
                              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, 图6.jpg 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                            图7.jpg
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8.jpg
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 图9.jpg 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
绘图10.jpg
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

此帖出自电源技术论坛


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纯净的硅(中级)

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 楼主| 发表于 2014-12-16 17:37 | 显示全部楼层
http://bbs.eeworld.com.cn/thread-452768-1-1.html


这是之前关于这个电路的一个贴


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纯净的硅(中级)

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荣誉会员勋章

发表于 2014-12-16 20:38 | 显示全部楼层
建议楼主直接示波器测试单个电容两端  对比一下 理解这个电路主要在于电容的瞬态和渐态问题
专业从事于在线监测振动、转速、轴振动、位移等,设备管理及故障检测振动诊断系统在线监测点巡检系统-现场动平衡仪-测振仪、便携式测振仪


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maychang

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发表于 2014-12-16 21:15 | 显示全部楼层
想要说的东西太多,一时敲不完,何况还有图要画。
占层楼先。

点评

坐等前辈开讲  详情 回复 发表于 2014-12-16 21:47


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纯净的硅(中级)

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 楼主| 发表于 2014-12-16 21:47 | 显示全部楼层
maychang 发表于 2014-12-16 21:15
想要说的东西太多,一时敲不完,何况还有图要画。
占层楼先。



坐等前辈开讲


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一粒金砂(初级)

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发表于 2014-12-17 06:58 来自手机 | 显示全部楼层
能分析这么详细也是醉了,有一点,电容充到0.7,突然原来的负极端被拉高,电容两端电压不存在反转,而是直接被抬升到5.7,当然有基极PN节的存在,不会出现基极5.7的情况。电容会被基极钳位并通过基极,以及连接电容两端的R,Rc放电。迅速被放完。这种电容先充电到一定电压,再给负极垫上一个电压的结构,类似自举或者电荷泵的结构。

点评

“电容两端电压不存在反转” 这里指的是另一个电容,就充到0.7的时候管子导通,这时与一端管子集电极相连的那个电容会出现两端电压翻转的情况  详情 回复 发表于 2014-12-17 13:05
如果楼上说的是这个的话。 其实楼上说的我们也有讨论过,不过那时意见比较分歧,当时我们同学中也有提过这个观点,这是没像楼上说的走“电容会被基极钳位并通过基极,以及连接电容两端的R,Rc放电。[/backco  详情 回复 发表于 2014-12-17 11:40
楼上说的我是这样子理解的,在Q1截止的瞬间,把电源电压给传过去,导致出现5.7V,然后有个如下的放电回路,楼上要说的是这个意思吗 [attachimg]182732[/attachimg]  详情 回复 发表于 2014-12-17 10:59


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纯净的硅(中级)

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 楼主| 发表于 2014-12-17 10:59 | 显示全部楼层
andy_lWTcz 发表于 2014-12-17 06:58
能分析这么详细也是醉了,有一点,电容充到0.7,突然原来的负极端被拉高,电容两端电压不存在反转,而是直接被抬升到5.7,当然有基极PN节的存在,不会出现基极5.7的情况。电容会被基极钳位并通过基极,以及连接电容两端的R,Rc放电。迅速被放完。这种电容先充电到一定电压,再给负极垫上一个电压的结构,类似自举或者电荷泵的结构。



楼上说的我是这样子理解的,在Q1截止的瞬间,把电源电压给传过去,导致出现5.7V,然后有个如下的放电回路,楼上要说的是这个意思吗
绘图3.jpg


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 楼主| 发表于 2014-12-17 11:40 | 显示全部楼层
andy_lWTcz 发表于 2014-12-17 06:58
能分析这么详细也是醉了,有一点,电容充到0.7,突然原来的负极端被拉高,电容两端电压不存在反转,而是直接被抬升到5.7,当然有基极PN节的存在,不会出现基极5.7的情况。电容会被基极钳位并通过基极,以及连接电容两端的R,Rc放电。迅速被放完。这种电容先充电到一定电压,再给负极垫上一个电压的结构,类似自举或者电荷泵的结构。



如果楼上说的是这个的话。

其实楼上说的我们也有讨论过,不过那时意见比较分歧,当时我们同学中也有提过这个观点,这是没像楼上说的走“电容会被基极钳位并通过基极,以及连接电容两端的R,Rc放电。”  两条回路放电,而是认为只走“连接电容两端的R,Rc放电”这条回路,我坚持是认为只走通过管子基极这条回路,并且我用在R1、R2上分别串联一个整流二极管的例子说服他了,因为如果只走“连接电容两端的R,Rc放电”的话,串联整流二极管之后电路是不能正常工作了的,但事实是电路还能正常工作,如果放电回路有两条,理论上应该是说得通的


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纯净的硅(中级)

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 楼主| 发表于 2014-12-17 13:05 | 显示全部楼层
andy_lWTcz 发表于 2014-12-17 06:58
能分析这么详细也是醉了,有一点,电容充到0.7,突然原来的负极端被拉高,电容两端电压不存在反转,而是直接被抬升到5.7,当然有基极PN节的存在,不会出现基极5.7的情况。电容会被基极钳位并通过基极,以及连接电容两端的R,Rc放电。迅速被放完。这种电容先充电到一定电压,再给负极垫上一个电压的结构,类似自举或者电荷泵的结构。



“电容两端电压不存在反转”  这里指的是另一个电容,就充到0.7的时候管子导通,这时与一端管子集电极相连的那个电容会出现两端电压翻转的情况


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