多諧振蕩器雙閃燈電路設(shè)計與制作 - 全文

　　一、多諧振蕩器雙閃燈電路功能介紹

　　圖1多諧振蕩器雙閃燈成品圖

　　多諧振蕩器雙閃燈電路，來源于汽車的雙閃燈電路，是經(jīng)典的互推互挽電路，通電后LED1和LED2交替閃爍，也就是兩個發(fā)光二極管輪流導通。

　　完成本作品的目的是為了掌握識別與檢測電阻、電容、二極管、三極管。掌握識別簡單的電路原理圖，能夠?qū)⒃韴D上的符號與實際元件一一對應(yīng)，能準確判斷上述元件的屬性、極性。。

　　該電路是一個典型的自激多諧振蕩電路，電路設(shè)計簡單、易懂、趣味性強、理論知識豐富，特別適合初學者制作。

　　二、多諧振蕩器雙閃燈原理

　　圖2多諧振蕩器雙閃燈原理圖

　　三、工作原理

　　本電路由電阻、電容、發(fā)光二極管、三極管構(gòu)成典型的自激多諧振蕩電路。在上篇文章中介紹了電阻、和發(fā)光二極管，本文只介紹電容和三極管。

　　1、電容器的識別

　　電容器，簡稱電容，用字母C表示，國際單位是法拉，簡稱法，用F表示，在實際應(yīng)用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如微法（μF）、皮法（pF）等，它們的關(guān)系是：

　　1法拉（F）=1000000微法（μF），1微法（μF）=1000000皮法（pF）。

　　本的套件中使用了2個10μF的電解電容，引腳長的為正，短的為負；旁邊有一條白色的為負，另一引腳為正。電容上標有耐壓值上25V，容量是10μF。

　　2、三極管的識別

　　三極管，全稱應(yīng)為半導體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導體器件。其作用是把微弱信號放大成幅值較大的電信號，也用作無觸點開關(guān)，俗稱開關(guān)管。套件中使用的是NPN型的三極管9013，當把有字的面向自己，引腳朝下，總左往右排列是發(fā)射極E，基極B，集電極C。如圖3所示。

　　圖3三極管的引腳圖

　　晶體三極管具有電流放大作用，其實質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將ΔIc/ΔIb的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號“β”表示。電流放大倍數(shù)對于某一只三極管來說是一個定值，但隨著三極管工作時基極電流的變化也會有一定的改變。

　　晶體三極管的三種工作狀態(tài)：

　　（1）截止狀態(tài)

　　當加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導通電壓，基極電流為零，集電極電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止狀態(tài)。

　?。?）放大狀態(tài)

　　當加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導通電壓，并處于某一恰當?shù)闹禃r，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時基極電流對集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)β＝ΔIc/ΔIb，這時三極管處放大狀態(tài)。

　?。?）飽和導通狀態(tài)：

　　當加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導通電壓，并當基極電流增大到一定程度時，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相當于開關(guān)的導通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導通狀態(tài)。

　　根據(jù)三極管工作時各個電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，在電子產(chǎn)品調(diào)試過程中，用萬用表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。

　　3、多諧振蕩電路工作原理

　　自激多諧振蕩器也叫無穩(wěn)態(tài)電路，兩管的集電極各有一個電容分別接到另一管子的基極，起到交流耦合作用，形成正反饋電路。

　　本電路即為無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路，圖2中兩個三極V1、V2工作在飽和與截止兩個狀態(tài)之間交替變換工作，即V1飽和則V2截止，V1截止則V2飽和，二種狀態(tài)周期性的互換，V1、V2的集電極輸出波形似近方波。

　　當VCC接上瞬間，V1、V2分別由R2、R1獲得正向偏壓，同時C1、C2亦分別經(jīng)D1、R3，D2、R4充電，如圖4所示。

　　圖4當VCC通電瞬間

　　由于V1、V2的特性無法百分之百相同，假設(shè)某一三極管V1之電流增益比另一個三極管V2高，則V1會比V2先進入飽和狀態(tài)，而當V1飽和時，C1由VCC、R1、V1CE構(gòu)成放電回路放電。在V2BE極形成反向偏壓，即A點電壓為負（大概-2V左右），促使V2截止V1導通。由于c、e極之間此時是通的，所以c極處電位接近于負極（我們的圖中是接地，就是接近于0V），由于電容C1的耦合作用，V2基極電壓接近于負極→不會產(chǎn)生基極電流，即Ib=0A→則V1ec之間斷開，同時C2經(jīng)D2、R4及V1的BE極于短時間內(nèi)完成充電至VCC，如圖5所示。

　　圖5C1放電，C2充電回路

　　V1導通、Q2截止的情形并不是穩(wěn)定的，當C1放電完后，電容C1由VCC經(jīng)R1、V1CE極反向充電，當充到0.7V時，即A點電壓大概為0.7V，此時V2獲得偏壓而進入飽和導通狀態(tài)，C2由VCC經(jīng)R2、V2CE極放電。同樣地，造成V1BE反向偏壓，V1截止，C1由VCC經(jīng)D1、R1及V2B-E極于短時間充至VCC。

　　圖6C2放電，C1充電回路

　　同理，C2放完電后，電容C2由VCC經(jīng)R3、V2CE極反向充電，當充到0.7V時，即B點電壓大概為0.7V，V1經(jīng)R2獲得偏壓而導通，V2截止。

　　如此反覆循環(huán)下去，所有兩個LED交替閃爍。改變電阻R1、R2阻值或電容C1、C2的容量可以改LED閃爍的速度。

　　四、元件清單及實物圖

　　多諧振蕩器雙閃燈電路設(shè)計與制作套件

　　序號名稱代號規(guī)格數(shù)量備注

　　1電阻R1，R2100K2

　　2電阻R3，R42202

　　3發(fā)光二極管D1，D23MM2

　　4電解電容C1，C225V/10UF2

　　5三極管V1，V290132

　　6萬能板玻纖板7*91

　　7單排針1*40PIN2.54mm1

　　8專用銅導線0.5銅導線1

　　9焊錫凱納0.81

　　圖7元器件清單實物圖

　　五、安裝與調(diào)試

　　雙閃燈電路安裝比較簡單，參考電路原理圖1，按照正電源插針，發(fā)光二極管D1，電阻R3，電容C1，三極管V1，電阻R1，電阻R2，發(fā)光二極管D2，電阻R4，電容C2，三極管V2的順序安裝，成功后，接上5V直流電壓，或者用三節(jié)5號電池供電。如圖8所示。

　　圖8通電后的實物圖

　　正常情況下，可以觀察到二只LED發(fā)光二極管輪流閃爍，如果沒有出現(xiàn)我們需要的功能，應(yīng)該從以下幾個方面調(diào)試、檢修。

　　1、檢測焊接線路是否正常連通，可用萬用表檢測每條線路是否導通。因為初次焊接的時候，經(jīng)常出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊等焊接故障。

　　2、檢測每個元件是否安裝正確，特別是發(fā)光二極管的正負極性是否正確。

　　3、用萬用表測試電源電壓是否正常。

　　4、發(fā)光二極管的限流電阻是否用錯，初學者容易把220歐姆的電阻與100K歐姆的電阻搞混了。

　　5、測試下電容C1、C2的負極的電壓是否改變，如果沒有改變要檢測三極管是否焊接正確。

　　經(jīng)過上面幾個步驟的檢測，相信一定能排除故障，實現(xiàn)我們需要的目的。

　　6、初學者焊接常犯的焊接缺陷有：

　?。?）堆積、虛焊、尖角、銅皮上翹、拖焊、焊點太小、焊點不對稱等。焊接的時候，注意克服以上焊接缺陷，相信電子制作能力會越來越高，圖9是焊接走線圖。

　　圖9焊接走線圖

　　六、作業(yè)自我檢測

　　請您分析雙閃燈的工作原理，并繪制相應(yīng)的原理圖信號流程標志。