脉冲电路 - 不稳定多谐振荡器



不稳定多谐振荡器没有稳定状态。一旦多谐振荡器开启,它就会在由RC时间常数确定的特定时间段后自行改变状态。电路运行需要直流电源或Vcc

不稳定多谐振荡器的构造

两个名为Q1和Q2的晶体管相互反馈连接。晶体管Q1的集电极通过电容C1连接到晶体管Q2的基极,反之亦然。两个晶体管的发射极都连接到地。集电极负载电阻R1和R4以及偏置电阻R2和R3的值相等。电容C1和C2的值也相等。

下图显示了不稳定多谐振荡器的电路图。

Astable Diagram

不稳定多谐振荡器的运行

当施加Vcc时,晶体管的集电极电流增加。由于集电极电流取决于基极电流,

$$I_c = \beta I_B$$

由于没有两个晶体管的特性完全相同,其中一个晶体管,例如Q1,其集电极电流增加,因此导通。Q1的集电极通过C1连接到Q2的基极。这种连接使Q1集电极上增加的负电压施加到Q2的基极,从而使Q2的集电极电流减小。这种持续的作用使Q2的集电极电流进一步减小。当该电流施加到Q1的基极时,使Q1更加负偏,并且由于累积作用,Q1进入饱和状态,而Q2截止。因此,Q1的输出电压将为VCE (sat),而Q2将等于VCC

电容C1通过R1充电,当C1两端的电压达到0.7V时,足以使晶体管Q2饱和。由于该电压施加到Q2的基极,它进入饱和状态,使其集电极电流减小。B点的电压降低通过C2施加到晶体管Q1的基极,这使得Q1反向偏置。一系列这些动作使晶体管Q1截止,晶体管Q2饱和。现在A点具有VCC电位。电容C2通过R2充电。当该电容C2两端的电压达到0.7V时,将晶体管Q1导通至饱和状态。

因此,输出电压和输出波形是由晶体管Q1和Q2交替切换形成的。这些ON/OFF状态的时间周期取决于所使用的偏置电阻和电容的值,即取决于所使用的RC值。由于两个晶体管交替工作,因此输出为方波,峰值幅度为VCC

波形

下图显示了Q1和Q2集电极处的输出波形。

Waveforms

振荡频率

晶体管Q1的导通时间或晶体管Q2的截止时间由下式给出:

t1 = 0.69R1C1

类似地,晶体管Q1的截止时间或晶体管Q2的导通时间由下式给出:

t2 = 0.69R2C2

因此,方波的总周期为

t = t1 + t2 = 0.69(R1C1 + R2C2)

由于R1 = R2 = R且C1 = C2 = C,方波的频率将为

$$f = \frac{1}{t} = \frac{1}{1.38 R C} = \frac{0.7}{RC}$$

优点

使用不稳定多谐振荡器的优点如下:

  • 无需外部触发。
  • 电路设计简单
  • 价格低廉
  • 可以连续工作

缺点

使用不稳定多谐振荡器的缺点如下:

  • 电路内能量吸收较多。
  • 输出信号能量低。
  • 无法实现小于或等于50%的占空比。

应用

不稳定多谐振荡器广泛应用于业余无线电设备、莫尔斯电码发生器、定时器电路、模拟电路和电视系统等。

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