稳定多谐振荡器最有效的方法_稳定的多谐振荡器电路

非稳态多谐振荡器是一个自由振荡器，在两个状态之间振荡，连续产生两个方波输出波形。

再生开关电路(如非稳态多谐振荡器)是最常用的张弛振荡器类型，不仅因为它们简单、可靠且易于构建，还因为它们可以产生恒定的方波输出波形。

与单稳态多谐振荡器或双稳态多谐振荡器不同，在上一个教程中，我们看到了用于操作的“外部”触发脉冲。非稳态多谐振荡器具有自动内置触发功能，可以在置位和复位两种不稳定状态之间连续切换。

非稳态多谐振荡器是另一种类型的交叉耦合晶体管开关电路，它具有不稳定的输出状态，因为它总是从一种状态变化到另一种状态。非稳态电路由两个开关晶体管、一个交叉耦合反馈网络和两个延时电容组成，允许在两个状态之间振荡，无需外部触发即可产生状态变化。

在电子电路中，不稳定多谐振荡器也称为自由运行多谐振荡器，因为它们不需要任何额外的输入或外部辅助来振荡。一个稳定的振荡器从其输出或输出(两个输出没有输入)产生一个连续的方波，然后可以在一瞬间使用或在扬声器中产生声音。

非稳态多谐振荡器从一对接地的发射极交叉耦合晶体管产生方波输出。多谐振荡器中的两个晶体管NPN或PNP被偏置为线性工作，并作为具有100%正反馈的共发射极放大器工作。

这种构型满足振荡条件：(A=1 0 0)。这导致一级“完全导通”(饱和)，另一级“完全关断”(关断)，导致两个晶体管之间非常高的相互放大。通过电阻的放电将传导从一级转移到另一级。

基本稳定多谐振荡器电路

假设晶体管TR 1刚刚被关断，其集电极电压已经上升到Vcc，而晶体管TR 2刚刚导通。电容器C1的极板“A”也上升到Vcc的6 V供电轨，因为它与TR 1的连接现在已经被切断。因为TR 1处于关断状态，不会传导电流，所以负载电阻R 1没有压降跨度。

电容器的另一端，C1，极板“B”连接到晶体管TR 2的基极端和0.6v，因为晶体管TR 2导通(饱和)。因此，电容器C1在其极板上从A点到B点有5.4伏(6.0-0.6v)的电位差.

由于TR 2完全打开，电容C 2开始通过电阻R 2向Vcc移动。当电容器C 2上的电压上升到0.6v以上时，它将晶体管TR 1偏置到导通状态。

晶体管TR 1立即切换到“导通”，电容器的极板“A”最初处于Vcc电位，并立即下降到0.6伏。电路板“A”上的快速压降导致电路板“B”上的相等瞬时压降，因此C1的电路板“B”被下拉到-5.4v(反向充电)，这种负电压摆幅施加到TR 2的基极，使其“难以”关闭。不稳定的状态。

晶体管TR 2被驱动截止，因此电容器C1现在开始通过电阻器R3以相反的方向充电，并且还连接到6伏电源干线Vcc。因此，晶体管TR 2的基极现在正向向上移动到Vcc，时间常数等于C1R3的组合。

但永远达不到Vcc的值，因为一旦达到0.6伏的正电压，晶体管TR 2就完全“导通”，进入饱和状态。该操作再次开始整个过程，但是现在电容器C2通过电阻器R2被充电，相对于晶体管TR 1为-5.4v，并且进入第二不稳定状态。

然后我们可以看到，电路在一个不稳定状态和第二个不稳定状态之间交替，在不稳定状态下，晶体管TR 1“关”而晶体管TR 2“开”，在第二个不稳定状态下，晶体管TR 1“开”而晶体管TR 2“关”的速率由RC值决定。只要电源电压存在，这个过程就会一遍又一遍地重复。

输出波形的幅度大约与电源电压Vcc相同。每个开关状态的时间周期由连接到晶体管基极端的RC网络的时间常数决定。因为晶体管同时切换到“开”和“关”，所以任何集电极的输出都是方波，又因为电容给电容充电，所以边角稍微有点圆。这可以通过使用更多的组件来纠正，我们将在后面讨论。

如果由C2 x R2和C1 x R3产生的两个时间常数基本电路相同，则占空比(t1/t2)将是一比一，使得输出波形形状对称。通过改变电容、C1、C2或电阻、R2和R3的占空比，可以改变频率。

在RC放电教程中，我们看到电容两端的电压下降到电源电压的一半，0.5Vcc等于0.69时间常数电容电阻组合。然后去掉不稳定多谐振荡器的一边，晶体管TR 2“关断”的时间长度就等于0.69T或0.69倍C1 x R3的时间常数。类似地，晶体管TR 1“关断”的时间长度将等于0.69T或C2R2，定义为。

非稳态多谐振荡器定时

其中r用表示，c用法拉表示。

通过改变RC网络的时间常数，可以改变传号-输出波形的空间比和频率，但通常通过同时改变RC时间常数，输出频率将会改变，从而保持传号-空号比一对一不变。

如果电容C1的值等于电容C2的值，C1=C2，基极电阻R2的值等于基极电阻R3，R2=R3，则总长度和时间为多谐振荡器的周期，给出对称输出波形b如下。

振荡频率

其中，r以为单位，c以法拉为单位，t以秒和赫兹为单位。

这就是所谓的“脉冲重复频率”。因此，非稳态多谐振荡器可以从每个晶体管产生两个很短的方波输出波形，或者根据RC的时间常数，形成一个对称或非对称的较长矩形输出网络，如下图所示。

非稳态多谐振荡器波形

1号非稳态多谐振荡器样本

非稳态多谐振荡器电路需要产生一系列频率为500Hz、占空比为1: 5的脉冲。如果R2=R3=100k，计算所需的电容值C1和C2。

通过重新安排上述公式的周期时间，给出15的占空比所需的电容值如下：

4.83nF和24.1nF的值分别是计算值，因此我们需要为C1和C2选择最接近的首选值，以允许电容容差。事实上，由于不显眼电容的容差范围较大，实际输出频率可能与实际所需频率(简单示例中为400至600Hz)相差20%。

如果我们需要时序或门控电路的非对称输出不稳定波形，我们可以手动计算上例中器件的R和C值。但是，当R和C都相等时，我们可以用一个表格来显示非稳多谐振荡器的计算频率，从而使我们的生活变得更容易。r和c的不同组合或值。例如，

非稳态多谐振荡器频率表

决议.电容值1 nf 2.2 nf 4.7 nf 10 nf 22 nf 47 nf 100 nf 220 nf 470 nf 1.0k714.3 khz 324.6 khz 151.9 khz 71.4 khz 32.5 khz 15.2 khz 7.1 khz 3.2 khz 1.5 khz 2.2k324.7 khz 147.6 khz 69.1 khz7 kHz 6.9 kHz 3.2 kHz 1.5 kHz 691Hz 4.7k151.9 kHz 69.1 kHz 32.3 kHz 15.2 kHz 6.9 kHz 3.2 kHz 1.5 kHz 691Hz 323Hz 10k71.4 kHz 32.5 kHz 15.2 kHz 7.1 kHz 3.2 kHz 1.5 kHz 714Hz 325Hz 152Hz 2 2k k3.2 kHz 1.5 kHz 691Hz 325Hz 147Hz 69.1Hz 32.5Hz 15.2Hz 6.9Hz 470k1.5 kHz 691Hz 323Hz 152Hz 69.1Hz 32.5Hz 15.2Hz 3.2Hz 1m714Hz 325Hz 152Hz 71。 4Hz 32.5Hz 15.2Hz 6.9Hz 3.2Hz 1.5Hz预先计算的频率表对于确定特定对称R和c的所需值非常有用，无需每次需要不同频率时都重新计算。

通过改变两个固定电阻器R 2和R 3，用于双电位计和保持电容器的值是相同的，来自非稳态多谐振荡器输出的频率可以更容易地被“调谐”以给出特定的频率值或补偿所用元件的公差。

例如，从上表中选择10nF的电容值。用100k的电位器测量我们的电阻，可以得到一个输出频率，可以从略高于71.4kHz的频率到714Hz完全可调，频率范围约为30年。同样，47nF的电容值将产生152Hz至15kHz以上的频率范围。

非稳态多谐振荡器示例No2

非稳态多谐振荡器电路由两个阻值相等的3.3uF定时电容和两个阻值为10k的基极电阻组成。如果一个100k电位计与两个电阻串联，则计算振荡的最小和最大频率。

当电位计为0%时，基极电阻等于10k。/p

当电位器为100%时，基极电阻值等于10k100k=110k。

于是，不稳定多谐振荡器的振荡输出频率可以在2.0和22 Hz之间变化。

当选择电阻值和电容值以确保可靠操作时，基极电阻的值应该允许一个晶体管在另一个晶体管“关断”时完全“导通”。例如，考虑上面的电路。当晶体管TR 2完全“导通”时，(饱和的)电阻器R3和R4。

如果所用晶体管具有电流增益，为100，集电极负载电阻R4等于1k，则最大基准电阻为100k。任何更高的晶体管可能不会完全“导通”，导致多谐振荡器产生不稳定的结果或根本不振荡。同样，如果基极电阻值太低，晶体管可能不会“关断”,多谐振荡器也不会振荡。

输出信号可以从任何晶体管的集电极端获得。在非稳态多谐振荡器电路中，每个输出波形都是它自己的镜像。从上面可以看出，由于交叉耦合电路中电容的充电特性，输出波形的前沿略呈圆形而非方形。

但我们可以在电路中引入另一个晶体管来产生几乎完美的方波输出脉冲，它也可以用来开关大电流负载或低阻抗负载，如LED或扬声器，而不影响实际不稳定多谐振荡器的工作。然而，这方面的缺点是输出波形不完全对称，因为附加晶体管产生的延迟非常小。考虑以下两个电路。

非稳态多谐振荡器驱动电路

a输出的方形前沿现在由第三个晶体管产生，TR 3连接到晶体管TR 2的发射极。这个第三晶体管与晶体管TR 2一起“导通”和“截止”。我们可以使用这个额外的晶体管来开关led，继电器或从声音传感器产生声音，如扬声器或压电发声器，如上图所示。

需要正确选择负载电阻Rx，以考虑直接压降并将LED电路的最大电流限制在约20mA，或者为扬声器电路提供约100的总负载阻抗。扬声器的阻抗小于100。

通过以类似的方式将另一个晶体管TR 4连接到另一个晶体管TR 1的发射极电路，我们可以产生一个不稳定的多谐振荡器电路，该电路将使两组灯或led以由两个灯的时间常数确定的速率从一个到另一个闪烁。Span RC时序网络。

在下一篇关于波形和信号的教程中，我们将探讨用于产生连续输出波形的不同类型的非稳态多谐振荡器。这些电路称为张弛振荡器，在其输出端产生方波或矩形波，用于定时脉冲或定时信号。这些类型的电路被称为波形发生器。