無穩態多諧振盪電路原理,無穩態多諧振盪電路如何分析工作原理

時間 2022-11-01 05:50:51

1樓:匿名使用者

由於兩個三極體的特性不完全一致,剛上電時,肯定有乙個三極體導通程度深(或導通快)一些,假設是q2,那麼q1的基極電流就被電容c2(旁路)奪走了,所以q1老老實實地截止,但隨著電容c2的充電(通過r2),q1的基極電壓越來越高,q1的開始導通,這時q2的基極電流被c1奪走, q2快速截止,q1快速導通 ,這時c2(通過q1發射結)放電, c1(通過r1)充電 , 導致q1基極電位變低,而q2基極電位變高,一段時間後又翻轉成q2導通 q1截止

2樓:星

1、上電瞬間前,q1q2都是截止的,上電後瞬間r1,r2讓q1,q2導通。此刻c1左端和c2右端都是0v電壓(vce導通飽和,小電流時低於0.1v,大電流0.

3v左右,實際並不為0v)。c1右端和c2左端都接q1q2的基極,導通狀態電壓約為 0.7v。

所以電容c1,c2開始充電。此刻q1,q2皆導通。

2、當c1,c2開始充電,透過r1,r2的電流被電容充電電流分流(電容端初始電壓為0,不能突變,充電電流也很大,vb得到的電流就很少了,會進入截止) 。vb會瞬間降低。由於元件的不對稱,q1q2中會有乙個先更快進入截止狀態。

假設是q1.

3、當q1一瞬間進入截止,c1左側電壓透過r3充電被抬公升到vcc。右邊電壓也會跟著被抬公升,這樣q2的vb會被抬公升回原來vbe的0.7v,回到導通狀態。

不會繼續進入截止狀態。此刻q1截止,c1繼續充電,(下面4 看到,q1的vb會慢慢抬公升,很快就會離開截止狀態進入導通,通)。這個過程是q1先進入截止,而q2一直保持導通。

4、當q1的vb隨著c2充電抬公升,很快又回到導通區域。q1再一次導通,讓c1的左側電位從vcc快速透過q1放電回到0v。這樣,原來c1兩側電位差是 vcc-vb,現在左側被拉低到0v,電壓無法突變,右側電壓被拉低為 ( vb-vcc),成為負電壓,比電源負極的0v還負。

q2就突然深度截止了。(從原來正的vb 0.7v瞬間變為 vb-vcc的負電壓 -4.

3v)。此刻,q1導通,q2深度截止。

5、此刻,電容c1,左側0v,右側 vb-vcc (-4.3v),電源vcc5v開始透過r1給c1充電。而c2保持著vb(0,7v)的電壓。

q1保持導通,基極電流由r2提供。q2保持截止,直到c1充電到vb(0.7v)才會再次導通。

c1從-4.3v充電到0.7v的週期,就是q2輸出高電平,q1輸出低電平的時間,也就是方波的前半個週期的時間。

c1右側的初始電壓為 -4.7v,終止電壓為0.7v,由電源 5v透過r1給c1充電。透過電容充電公式可以計算時間t。

6、當c1充電到0.7v,q2從截止進入導通。c2的右側瞬間從vcc被拉到0v。

由於電容電壓無法突變,c2左側電壓從vb的0.7v,瞬間被拉低到 0.7-5=-4.

3v,負電壓讓q1深度截止。此刻,q1深度截止,q2導通,q2的導通基極電流由r1提供。

c2電容從-4.7v開始由電源5v透過r2充電到0.7v,讓q1導通,成為上面 5 的狀態。透過電容充電公式可以計算這個充電週期需要的時間。

7、到此,從上電擾動進入了非穩態。在狀態5和狀態6中反覆交替。q1q2反覆輪流導通和截止。

計算週期 t1=0.69*r1c1 , t2=0.69r2c2 , 總週期 t = 0.

69*(r1c1+r2c2),調節r1r2可以調節占空比。如果r1r2,c1c2相等,那麼 t = 1.38*rc , 占空比 50%。

注意地方就是:

1、r3,r4不能太小,太小讓q1q2的ic過大,無法進入飽和區,即使進入,vce也比較高,如果大於vb則電路不會**。即使三極體進入飽和區了,但隨著ic提高,vce壓降會提高(vcest),會讓方波的低電平提高。但r3,r4過小,會讓電壓從0拉公升回5v時過慢,出現方波上公升沿變緩。

嚴重時變成三角波了。

2、r1,r2過大,導致ib過小  ib=(vcc-vb)/r , 三極體無法進入飽和截止區,同樣方波最低電壓也會抬公升。當vce提公升到vb(0.7v)就無法工作了。

可選擇高放大倍數的三極體。或者用達林頓接法。但達林頓接法讓vb成為1.

2v,vce為0.7v,方波輸出低電平總是0.7v。

3、充電週期時間的計算:

電容充電公式 vt = v0 + (vcc-v0)(1-e -t/rc)

化簡是  vt = vcc - (vcc-v0)e -t/rc

vt是充電某個時刻 t的電壓。 vcc是充電無限長的電壓,v0是初始電壓。

t =-rc ln ((vcc-vt)/(vcc-v0))

由於 v0= vb-vcc , vt=vb

所以 t = -rcln ((vcc-vb)/ (2vcc-vb))

由於vcc>vb 可以近似簡化成 t = -rcln(vcc/2vcc) = -rcln0.5= 0.69rc

也可以近似為 t = 0.7rc ,所以整個週期 t = 1.4rc , 頻率就是 f = 1/(2*0.69*rc)=0.72/(rc)

實際電路中,電壓越小,vb的忽略會讓誤差變大。電壓 5v之後誤差在1%以內,7v以後誤差在0.1%以內。3v的電壓誤差在 1.5%以上。

有乙個問題就是,反而用精確的公式把vb算進去,計算的誤差反而很大(10v

時5.1%,7v時7.3%,4v時13%)。

還不如估算公式準確(基本都在1%以內)。不知道是什麼原因。也許電容充電計算部分有問題。

但電容充電的初始電壓和終止電壓是經過實際測試,沒有問題的。這個問題還需要深入研究。

上圖是q1q2的集電極輸出電壓波形,看到上電時都是導通的,輸出低電平,隨後一刻有乙個管子試圖截止,輸出高電平,隨即立刻回到導通狀態。這個就是上述3的情況了。就因為q2那麼一瞬間先進入截止(其實都沒截止完成)然後回到導通,導致了q1的截止。

c1從負電壓充電,開始進入穩定的翻轉週期了。

這是基極vb1,vb2,也就是電容內側的電壓波形。我們看到電容充電從負電壓開始(圖中波形中間的線是0v)。清楚看到q2的vb(也就是c1)電壓降了一點接近0v然後又充電慢慢回到vb導通,此刻讓q1的vb立刻被拉到負電壓狀態,開始充電爬公升到vb才導通。

讓q2的vb立刻變成負電壓狀態。不斷反覆迴圈。

無穩態多諧振盪電路如何分析工作原理

3樓:星

1、上電瞬間前,q1q2都是截止的,上電後瞬間r1,r2讓q1,q2導通。此刻c1左端和c2右端都是0v電壓(vce導通飽和,小電流時低於0.1v,大電流0.

3v左右,實際並不為0v)。c1右端和c2左端都接q1q2的基極,導通狀態電壓約為 0.7v。

所以電容c1,c2開始充電。此刻q1,q2皆導通。

2、當c1,c2開始充電,透過r1,r2的電流被電容充電電流分流(電容端初始電壓為0,不能突變,充電電流也很大,vb得到的電流就很少了,會進入截止) 。vb會瞬間降低。由於元件的不對稱,q1q2中會有乙個先更快進入截止狀態。

假設是q1.

3、當q1一瞬間進入截止,c1左側電壓透過r3充電被抬公升到vcc。右邊電壓也會跟著被抬公升,這樣q2的vb會被抬公升回原來vbe的0.7v,回到導通狀態。

不會繼續進入截止狀態。此刻q1截止,c1繼續充電,(下面4 看到,q1的vb會慢慢抬公升,很快就會離開截止狀態進入導通,通)。這個過程是q1先進入截止,而q2一直保持導通。

4、當q1的vb隨著c2充電抬公升,很快又回到導通區域。q1再一次導通,讓c1的左側電位從vcc快速透過q1放電回到0v。這樣,原來c1兩側電位差是 vcc-vb,現在左側被拉低到0v,電壓無法突變,右側電壓被拉低為 ( vb-vcc),成為負電壓,比電源負極的0v還負。

q2就突然深度截止了。(從原來正的vb 0.7v瞬間變為 vb-vcc的負電壓 -4.

3v)。此刻,q1導通,q2深度截止。

5、此刻,電容c1,左側0v,右側 vb-vcc (-4.3v),電源vcc5v開始透過r1給c1充電。而c2保持著vb(0,7v)的電壓。

q1保持導通,基極電流由r2提供。q2保持截止,直到c1充電到vb(0.7v)才會再次導通。

c1從-4.3v充電到0.7v的週期,就是q2輸出高電平,q1輸出低電平的時間,也就是方波的前半個週期的時間。

c1右側的初始電壓為 -4.7v,終止電壓為0.7v,由電源 5v透過r1給c1充電。透過電容充電公式可以計算時間t。

6、當c1充電到0.7v,q2從截止進入導通。c2的右側瞬間從vcc被拉到0v。

由於電容電壓無法突變,c2左側電壓從vb的0.7v,瞬間被拉低到 0.7-5=-4.

3v,負電壓讓q1深度截止。此刻,q1深度截止,q2導通,q2的導通基極電流由r1提供。

c2電容從-4.7v開始由電源5v透過r2充電到0.7v,讓q1導通,成為上面 5 的狀態。透過電容充電公式可以計算這個充電週期需要的時間。

7、到此,從上電擾動進入了非穩態。在狀態5和狀態6中反覆交替。q1q2反覆輪流導通和截止。

計算週期 t1=0.69*r1c1 , t2=0.69r2c2 , 總週期 t = 0.

69*(r1c1+r2c2),調節r1r2可以調節占空比。如果r1r2,c1c2相等,那麼 t = 1.38*rc , 占空比 50%。

注意地方就是:

1、r3,r4不能太小,太小讓q1q2的ic過大,無法進入飽和區,即使進入,vce也比較高,如果大於vb則電路不會**。即使三極體進入飽和區了,但隨著ic提高,vce壓降會提高(vcest),會讓方波的低電平提高。但r3,r4過小,會讓電壓從0拉公升回5v時過慢,出現方波上公升沿變緩。

嚴重時變成三角波了。

2、r1,r2過大,導致ib過小  ib=(vcc-vb)/r , 三極體無法進入飽和截止區,同樣方波最低電壓也會抬公升。當vce提公升到vb(0.7v)就無法工作了。

可選擇高放大倍數的三極體。或者用達林頓接法。但達林頓接法讓vb成為1.

2v,vce為0.7v,方波輸出低電平總是0.7v。

3、充電週期時間的計算:

電容充電公式 vt = v0 + (vcc-v0)(1-e -t/rc)

化簡是  vt = vcc - (vcc-v0)e -t/rc

vt是充電某個時刻 t的電壓。 vcc是充電無限長的電壓,v0是初始電壓。

t =-rc ln ((vcc-vt)/(vcc-v0))

由於 v0= vb-vcc , vt=vb

所以 t = -rcln ((vcc-vb)/ (2vcc-vb))

由於vcc>vb 可以近似簡化成 t = -rcln(vcc/2vcc) = -rcln0.5= 0.69rc

也可以近似為 t = 0.7rc ,所以整個週期 t = 1.4rc , 頻率就是 f = 1/(2*0.69*rc)=0.72/(rc)

實際電路中,電壓越小,vb的忽略會讓誤差變大。電壓 5v之後誤差在1%以內,7v以後誤差在0.1%以內。3v的電壓誤差在 1.5%以上。

有乙個問題就是,反而用精確的公式把vb算進去,計算的誤差反而很大(10v

時5.1%,7v時7.3%,4v時13%)。

還不如估算公式準確(基本都在1%以內)。不知道是什麼原因。也許電容充電計算部分有問題。

但電容充電的初始電壓和終止電壓是經過實際測試,沒有問題的。這個問題還需要深入研究。

上圖是q1q2的集電極輸出電壓波形,看到上電時都是導通的,輸出低電平,隨後一刻有乙個管子試圖截止,輸出高電平,隨即立刻回到導通狀態。這個就是上述3的情況了。就因為q2那麼一瞬間先進入截止(其實都沒截止完成)然後回到導通,導致了q1的截止。

c1從負電壓充電,開始進入穩定的翻轉週期了。

這是基極vb1,vb2,也就是電容內側的電壓波形。我們看到電容充電從負電壓開始(圖中波形中間的線是0v)。清楚看到q2的vb(也就是c1)電壓降了一點接近0v然後又充電慢慢回到vb導通,此刻讓q1的vb立刻被拉到負電壓狀態,開始充電爬公升到vb才導通。

讓q2的vb立刻變成負電壓狀態。不斷反覆迴圈。