由晶体管组成的多谐振荡器工作原理.docx

PAGE / NUMPAGES 晶体管组成的多谐振荡器试验 电路图: 工作原理： 软件版本:mｕｌtisim14 由R5，R6,C１,Q１，及Ｒ8，Ｒ7，C2，Q２组成多谐振荡器，分别在两只晶体管Ｑ1，Q２的集电极输出方波，控制Q３,Q4管的导通和截止，驱动左边和右边的两行发光二极管交替点亮. 利用两只晶体管在实际中参数不会完全相同，所以给电容充电的快慢多少会有些差异。这种差异会形成一个正反馈的过程，这种强烈的正反馈会使Q1迅速饱和，Q2迅速截止，经过电容的充放电，又会使Q1截止，Q2饱和,这种过程循环往复形成方波输出。具体过程是： 如果由于某种原因使得Q1的集电极电流ｉc1上升,则： ic１↑→UR5↑→U6↓→ＵB2↓→ｉＢ2↓→ＵR7↓→U4↑→QＢ1↑→iB1↑ 即iC1上升，Ｒ５上的压降增大,节点6的电位U６下降,由于电容C1的耦合作用,使得Q2的基极电位UB２下降,基极电流ｉB2下降，电阻R7上的压降变小,节点4的电位Ｕ4上升,由于电容C２的耦合作用，使得Q1的基极电位UB１上升，基极电流ｉＢ1上升，iC1进一步增大，形成正反馈，使得Q1管迅速饱和。 此时Q1管的管压降非常小，大约0．３V左右，可以认为节点６的电位为地电位.由于之前电容在充电过程中左正右负+ 　 —由于电容上的电压不能突变，所以当节点６的电位迅速降为0后,节点10的点位比节点6低一个电容电压,由于之前电容上的电压接近与Ｖ１，所以此时节点10的电位为—V1。这就造成了Ｑ2管的发射结反偏，所以Q2管迅速截止。 但是Ｃ1上的电荷不会一直保持，它会通过回路放电。因为此时Ｑ1饱和导通，Ｑ２截止,所以会形成　 V1→R６→Ｃ１→Ｑ1→地 的放电回路，如图： 当电容C１上的电荷放完后，开始对C１反向充电，即原来是+-，现在是—＋ 随着电容右端即节点10电位的升高，Q２的基极电位ＵB２也随之升高,当UB2大于开启电压的时候，Q２开始导通,进入另一个正反馈过程. UB2↑→iB2↑→iＣ2↑→　UR7↑→　U4↓→ UB１↓→ iB1↓→　iＣ1↓→ UR5↓→ U6↑→U１0↑ 使得Q2迅速导通，而Q1迅速截止。 在C1放电的过程中,回路如图中绿色箭头所示,Ｃ2同时在充电,充电回路如图中红色箭头所示。 Q1与Ｑ2总是处于相反的工作状态,Ｑ1开启 　　　时，Ｑ２一定是关闭　 的,反之亦然。 两只电容的充放电回路，以C１为例: 充电回路：C1正向充电时　Ｑ1截止，Q2饱和导通 Ｖ１→R5→C1→Q2bｅ结→—〉GND 　 　 　 它不可能通过Ｖ1→R6→Ｑ１ce结—〉ＧND 充电,因为此时Q１是截止的。 放电回路:C１放电时 Q1饱和导通，Q2截止 V1→R6→Ｑ1ce结→ＧＮＤ 如图中绿色箭头所示 　　　 　它不可能通过V1→Ｒ５→Ｑ2ｂe结→GＮＤ 放电,因为此时 Q2是截止的。 放电,也可以看成是反向充电，当C1完全放电,C1上电荷为0,极性改变，右正左负－+，充到U10＝０.7Ｖ时,Ｑ2导通，４点电位迅速下降，由于Ｃ2电容的耦合作用，使得Q1基极电位立刻下降,Q１立即截止。 电容C2的耦合： 如果C2电容上的电位是这样的:B -＋A，电容上的电压假设为UAＢ=2Ｖ. 如果此时Ａ点电位降低为0,由于电容上的电压不能突变，所以B点电位为０－２=—2Ｖ 电容C2的放电： 放电过程开始后，Ｃ２经过V1→Ｒ8→Ｃ2→Ｑ2ce结→GND放电。 电容两端压差逐渐缩小,当减小为０时，极性反过来：　+　－, 继续放电,或者说反向充电,则Ｕ１点电位，即电容左端电位升高，当达到０.7Ｖ时,Q1导通。 输出波形： 红色为电容Ｃ1两端电压，绿色为电容C2两端电压， ?在C1电压上升的阶段Q１截止Q2导通 C1通过Ｖ１→Ｒ５→Ｃ1→Q2BE结→ＧND充电，极性＋ － 在C1电压保持阶段，Ｑ1仍然截止，Q2导通，但是电容C2处在放电，并且反向充电过程中（绿色线，过零为反向充电）,一旦反向充电到一定程度,使得Q1的基极电位大于开启电压,Q1迅速导通，Q2迅速截止，C２进入充电过程，Ｃ1进入放电过程. 输出波形： 蓝色为Q1集电极电位,红色为电容C1两端电压. 放电周期:Tｃ１=Ln2＊R6＊C1 Tｃ2＝Ln2*R8*C２ 输出方波周期:T=Tc1+Tｃ２ 即：两个电容的放电周期. 以本实验为例: Tｃ1=Ln２＊20ｋ＊１uＦ=13。86３ms 　Tｃ２=Ln２*20k＊1uＦ=1３.86３ms T=Tｃ1+Tc２=27。726ms 关于晶体管的截止，放大，和饱和状态的判别:(硅管） Ube<0。７截止 　 　　 　发射结反向偏置 Ｕbe＜Uce放大　　　 集电结反偏,发射结正偏 Ube=Ｕcｅ临界饱和 集电结正偏,发射结正偏 Ube>Uc