EDA365:雙三極體驅動LED的多諧振蕩器原理分析

2021-01-08 EDA365網

雙三極體多諧振蕩器是一款應用較廣的常見電路形式,但對其原理描述卻不多見,應網友之邀現以一款驅動LED的雙三極體多諧振蕩器為例解答職校同學的相關提問。附圖是一款雙三極體多諧振蕩器電路原理圖,就最近有人問及其工作原理以及電容器的充放電途徑,現以附圖為例簡答之。

附圖 多諧振蕩器原理圖

工作原理加電,由於電路參數的不可能完全一致,必然存在一些差異,導致兩隻三極體中其中的一隻導通程度高於另外一隻三極體。假設VT1導通程度高於VT2,VT1的集電極電流大於VT2的集電極電流,則通過C1反饋導致VT2的基極電位B點電位變低,基極電流變小,加速VT2的集電極電流變小,D點電位升高,從而導致C點電位升VT1的基極電位C點電位升高。C點電位升高使VT1基極電流增大,集電極電流增大,如此形成正反饋:使VT1迅速飽和,而VT1飽和其CE結近似於短路,C1端電壓突變到接近於零,迫使VT2的基極電位B點電位瞬間下降到接近0,於是VT2可靠截止。隨著VT1飽和,C1的放電基本完成,其端電壓近似為0,因為此時A點電位近似為0,C1通過R2緩慢充電使B點電位緩慢上升,當B點電位上升到0.5V以上時,VT2的基極開始有電流流過,其集電極電流開始形成,隨著C1充電的進行,其端電壓開始不斷增高,B點電位不斷上升,VT2的基極電位不斷上升,基極電流不斷增大,集電極電流進一步增大,其集電極電流增大導致D點電位不斷下降,D點電位下降導致C點電位下降,三極體VT1的基極電位開始下降,其基極電流開始減小,基極電流變小導致其集電極電流變小,VT1退出飽和,A點電位開始升高迫使B點對地電位進一步升高,B點電位的升高又進一步增大了VT2的基極電流,從而形成一個正反饋導致VT2迅速飽和,而VT2飽和又導致C2端電壓發生跳變使C點電位近似為0導致VT1迅速截至,如此循環形成振蕩。

有同學提出電容器的充放電問題,現以C1為例簡述之:C1的充電是由+5V經R2到B,經電容器C1負極到電容器C1的正極再到A經VT1的CE結到地;C1的放電途徑則由+5V經R1,LED到A經電容器C1的正極到電容器C1的負極再到B點,經三極體VT2的BE結到地形成迴路。有同學提出電容器的正負極接法問題,附圖為正確的接法!如果R1值較大,電源電壓不高,對調電容器的極性電路仍然會正常工作。在極性不確定電路中電解電容器的極性問題大家可以這樣設置:儘可能使電解電容器工作在反向電流較小的狀態!附圖電路中+5V-R2-B-C1負極-C1正極-A-VT1的CE結-地迴路電流相對於+5V-R1-LED1-A-C1正極-C1負極-B-VT2的BE結-地迴路電流要小的多,所以,附圖接法較為可靠。關于振蕩周期.振蕩周期: T=T1+T2=0.7(R2*C1+R3*C2)=1.4R*C因為電容器的放電時間遠小於充電時間,而且是在另外一個電容器的充電時間段內完成的放電,所以沒有影響振蕩周期(充放電時間的定義是以具體的電路圖為準,也可以將放電時間與充電時間的定義進行交換,不影響具體電路的分析,例如,我們在附圖電路中對C1充放電的定義可以將+5V-R1-LED-A-C1正極-C1負極-B-VT2的BE結-地迴路定義為充電迴路,另外一個方向定義為放電迴路都不影響對電路的分析)。以上是筆者對雙三極體多諧振蕩器工作原理的不成熟理解和分析,錯誤之處還望各位老師斧正之。

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