穩(wěn)定的多諧振蕩器電路

Astable多諧振蕩器是自由振蕩器，它在兩種狀態(tài)之間振蕩，不斷產(chǎn)生兩個方波輸出波形

再生開關(guān)電路，如Astable Multivibrators是最常用的弛豫振蕩器的類型不僅因為它們簡單，可靠且易于構(gòu)造而且還能產(chǎn)生恒定的方波輸出波形。

與Monostable Multivibrator或雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器不同，我們在之前的教程中看到了用于操作的“外部”觸發(fā)脈沖，Astable Multivibrator具有自動內(nèi)置觸發(fā)功能，可在設(shè)置和復(fù)位兩種不穩(wěn)定狀態(tài)之間連續(xù)切換。

Astable Multivibrator是另一種類型的交叉耦合晶體管開關(guān)電路，它具有NO穩(wěn)定輸出狀態(tài)，因為它始終從一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)。非穩(wěn)態(tài)電路由兩個開關(guān)晶體管，一個交叉耦合反饋網(wǎng)絡(luò)和兩個時間延遲電容組成，它們允許兩種狀態(tài)之間的振蕩，無需外部觸發(fā)即可產(chǎn)生狀態(tài)變化。

在電子電路中，非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器也稱為自由運行多諧振蕩器，因為它們不需要任何額外的輸入或外部輔助來振蕩。穩(wěn)定的振蕩器從其輸出或輸出產(chǎn)生連續(xù)的方波（兩個輸出無輸入），然后可用于閃光燈或在揚聲器中產(chǎn)生聲音。

Astable Multivibrator 從一對接地發(fā)射極交叉耦合晶體管產(chǎn)生方波輸出。多諧振蕩器中的兩個晶體管NPN或PNP均偏置為線性工作，并作為具有100％正反饋的公共發(fā)射極放大器工作。

此配置滿足振蕩條件：（βA= 1 <跨度>∠ <跨度> 0 0 ）。這導(dǎo)致一級導(dǎo)通“完全導(dǎo)通”（飽和），而另一級導(dǎo)通“完全截止”（截止），在兩個晶體管之間產(chǎn)生非常高水平的相互放大。通過電阻器通過電阻器的放電作用將傳導(dǎo)從一個階段轉(zhuǎn)移到另一個階段。

基本的穩(wěn)定多諧振蕩器電路

假設(shè)晶體管 TR 1 剛剛切換為“OFF”（截止）且其集電極電壓上升朝向 Vcc ，同時晶體管 TR 2 剛剛變?yōu)椤癘N”。電容 C1 的板“A”也向 Vcc 的+6 V電源軌上升，因為它連接到 TR 1 <的集電極/ sub> 現(xiàn)在已被截止。由于 TR 1 處于截止狀態(tài)，因此它不會導(dǎo)通電流，因此負載電阻 R 1 沒有電壓降span>。

電容器的另一端， C1 ，板“B”，連接到晶體管 TR 2 的基極端子和0.6v，因為晶體管 TR 2 正在導(dǎo)通（飽和）。因此，電容 C1 在其極板上具有+5.4伏的電位差（ 6.0 - 0.6v ），從A點到B點。

由于 TR 2 完全打開，電容 C 2 開始通過電阻 R <充電sub> 2 朝 Vcc 。當電容器 C 2 上的電壓上升至0.6v以上時，它將晶體管 TR 1 偏置為導(dǎo)通狀態(tài)。

晶體管 TR 1 的瞬間切換為“ON”，電容器的板“A”最初位于 Vcc 電位，立即降至0.6伏。板“A”上的電壓快速下降導(dǎo)致板“B”上的電壓相等且瞬時下降，因此 C1 的板“B”被拉低至 -5.4v （反向充電）并且此負電壓擺動應(yīng)用于 TR 2 的基礎(chǔ)，使其“難以”關(guān)閉。一個不穩(wěn)定的狀態(tài)

晶體管 TR 2 被驅(qū)動為截止，因此電容 C1 現(xiàn)在開始通過電阻 R3以相反方向充電也連接到+6伏電源軌， Vcc 。因此，晶體管 TR 2 的基極現(xiàn)在向正方向向上移向 Vcc ，時間常數(shù)等于 C1 x R3 組合。

然而，它永遠不會達到 Vcc 的值，因為一旦達到0.6伏正電壓，晶體管 TR 2 完全“開啟”進入飽和狀態(tài)。此操作再次開始整個過程，但現(xiàn)在電容器 C2 以晶體管 TR 1 為基準，以 -5.4v 通過電阻 R2 充電并進入第二個不穩(wěn)定狀態(tài)。

然后我們可以看到電路在一個不穩(wěn)定狀態(tài)之間交替，其中晶體管 TR 1 為“OFF”且晶體管 TR 2 為“ON”，第二個為不穩(wěn)定，其中 TR 1 為“ON”且 TR 2 以 RC 值確定的速率為“OFF”。只要電源電壓存在，此過程就會一遍又一遍地重復(fù)。

輸出波形的幅度與電源電壓 Vcc 大致相同。每個開關(guān)狀態(tài)的時間周期由連接在晶體管的基極端子上的 RC 網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)確定。由于晶體管同時切換為“ON”和“OFF”，因此任何一個集電極的輸出都是方波，由于電容器為電容器充電，所以角點略有圓角。這可以通過使用更多組件來糾正，我們將在稍后討論。

如果由 C2 x R2 和 C1 x R3 產(chǎn)生的兩個時間常數(shù)基極電路相同，標記 - 空間比（ t1 / t2 ）將一對一，使輸出波形在形狀上對稱。通過改變電容， C1，C2 或電阻， R2，R3 標記 - 空間比，因此頻率可以改變。

我們在RC放電教程中看到，電容器兩端的電壓降至電源電壓的一半， 0.5Vcc 等于 0.69時間常數(shù)電容器和電阻器組合。然后取出非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的一側(cè)，晶體管 TR 2 為“OFF”的時間長度將等于 0.69T 或0.69乘以 C1 x R3 的時間常數(shù)。同樣，晶體管 TR 1 為“OFF”的時間長度將等于 0.69T 或 C2 x R2 ，定義為。

Astable Multivibrators定期時間

其中， R 以Ω為單位， C 以法拉為單位。

通過改變一個 RC 網(wǎng)絡(luò)的時間常數(shù)，mark-to - 輸出波形的空間比和頻率可以改變，但通常通過同時將 RC 時間常數(shù)一起改變，輸出頻率將被改變，保持標記 - 空間比相同一對一。

如果電容器的值 C1 等于電容器的值， C2 ， C1 = C2 以及基極電阻 R2 的值等于基極電阻的值， R3 ， R2 = R3 則總長度時間為多諧振蕩器周期給出b elow為對稱輸出波形。

振蕩頻率

其中， R 是在Ω中， C 以法拉為單位， T 以秒為單位且?以赫茲為單位。

這是已知的作為“脈沖重復(fù)頻率”。所以Astable Multivibrators可以從每個晶體管產(chǎn)生兩個非常短的方波輸出波形，或者根據(jù) RC 的時間常數(shù)，對稱或非對稱的更長的矩形輸出網(wǎng)絡(luò)如下圖所示。

Astable Multivibrator波形

Astable Multivibrator示例No1

Astable Multivibrators電路需要產(chǎn)生一系列頻率為500Hz的脈沖，并帶有標記到 - 空間比為1：5。如果 R2 = R3 =100kΩ，則計算所需的電容值 C1 和 C2 。

并通過重新安排上述公式定期時間，給出1：5的標記 - 空間比所需的電容值是給定為：

4.83nF 和 24.1nF的值分別是計算值，因此我們需要為 C1 和 C2 選擇最接近的首選值，以允許電容容差。事實上，由于與不起眼電容器相關(guān)的寬范圍容差，實際輸出頻率可能與實際所需頻率相差±20％（在我們的簡單示例中為400至600Hz）。

如果我們要求輸出非穩(wěn)態(tài)波形不對稱用于定時或門控類型電路等，我們可以手動計算個人的 R 和 C 值我們在上面的例子中所做的組件。但是，當兩個 R 和 C 都相等時，我們可以通過使用表來顯示非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的計算頻率，從而使我們的生活更輕松一些。 R 和 C 的不同組合或值。例如，

Astable Multivibrator頻率表

預(yù)先計算的頻率表對于確定特定對稱的 R 和 C 的所需值非常有用輸出頻率，無需在每次需要不同頻率時重新計算它們。

通過更改兩個固定電阻， R 2 和 R 3 ，用于雙聯(lián)電位器和保持電容器的值相同，來自Astable Multivibrators輸出的頻率可以更容易地“調(diào)諧”以給出特定的頻率值或補償所用組件的容差。

例如，從上表中選擇 10nF 的電容值。通過使用100kΩ的電位器測量我們的電阻，我們可以得到一個輸出頻率，可以從略高于71.4kHz的頻率完全調(diào)節(jié)到714Hz，頻率范圍約為30年。同樣，電容值 47nF 會產(chǎn)生152Hz到15kHz以上的頻率范圍。

Astable Multivibrator示例No2

Astable Multivibrator電路由兩個相等值為3.3uF的定時電容和兩個值為10kΩ的基極電阻構(gòu)成。如果100kΩ雙電位電位器與兩個電阻串聯(lián)，則計算振蕩的最小和最大頻率。

電位計為0％時，基極電阻值等于10kΩ。 / p>

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電位器為100％時，基極電阻值等于10kΩ+100kΩ=110kΩ。

然后，非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的振蕩輸出頻率可在2.0到22赫茲之間變化。

當選擇電阻值和電容值以確保可靠運行時，基極電阻應(yīng)具有允許晶體管在另一個晶體管“關(guān)斷”時完全“導(dǎo)通”的值。例如，考慮上面的電路。當晶體管 TR 2 完全“接通”時，（飽和）電阻 R3 和電阻 R4 <幾乎相同的電壓下降/span>.

如果使用的晶體管有一個電流增益，β為100且集電極負載電阻， R4 等于1kΩ因此，最大基準電阻值為100kΩ。任何更高的晶體管可能不會完全“導(dǎo)通”，導(dǎo)致多諧振蕩器產(chǎn)生不穩(wěn)定的結(jié)果或根本不振蕩。同樣，如果基極電阻的值太低，晶體管可能不會“關(guān)閉”，多諧振蕩器也不會振蕩。

輸出信號可以從任一晶體管的集電極端子獲得。 Astable Multivibrators電路，每個輸出波形都是自身的鏡像。我們在上面看到，由于交叉耦合電路中電容的充電特性，輸出波形的前沿略呈圓形而不是方形。

但我們可以在電路中引入另一個晶體管產(chǎn)生幾乎完美的方形輸出脈沖，也可用于切換較高電流負載或低阻抗負載，如LED或揚聲器等，而不會影響實際非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的運行。然而，這方面的缺點是輸出波形不是完全對稱的，因為附加晶體管產(chǎn)生非常小的延遲?？紤]下面的兩個電路。

Astable Multivibrators驅(qū)動電路

帶有a的輸出方形前沿現(xiàn)在由第三個晶體管產(chǎn)生， TR 3 連接到晶體管的發(fā)射極， TR 2 。該第三晶體管與晶體管 TR 2 一起切換“ON”和“OFF”。我們可以使用這個額外的晶體管來切換發(fā)光二極管，繼電器或從聲音傳感器產(chǎn)生聲音，如揚聲器或壓電發(fā)聲器，如上所示。

負載電阻 Rx 需要適當選擇，以考慮正向電壓降，并將LED電路的最大電流限制在約20mA，或者為揚聲器電路提供約100Ω的總負載阻抗。揚聲器的阻抗小于100Ω。

通過將另一個晶體管 TR 4 連接到另一個晶體管的發(fā)射極電路， TR 1 以類似的方式我們可以產(chǎn)生一個非穩(wěn)態(tài)的多諧振蕩器電路，它將以兩個燈的時間常數(shù)確定的速率將兩組燈或LED從一個閃爍到另一個。 span> RC 時序網(wǎng)絡(luò)。

在下一篇關(guān)于波形和信號的教程中，我們將看看不同類型的Astable Multivibrators用于產(chǎn)生連續(xù)輸出波形的。這些稱為弛張振蕩器的電路在其輸出端產(chǎn)生方波或矩形波，用于時序脈沖或定時信號。這些類型的電路稱為波形發(fā)生器。