1、 課程設計 題 目 自激多諧振蕩閃光燈電路 學生姓名 楊凡 學號 1010064040 所在院(系) 陜西理工學院 物電學院 專業班級 電子信息科學與技術102 指導教師 周平和 完成地點 陜西理工學院 2012年 11 月 15 日閃光燈電路 楊凡 （陜西理工學院物電學院電子信息科學與技術102班 陜西漢中 723001）指導老師：周平和【摘要】：自激多諧振蕩器是一種阻容耦合式的矩形波發生器，矩形波含有豐富的奇次諧波，多諧振蕩器由此得名。在習慣上，人們只將阻容耦合式的矩形波發生器稱為多諧振蕩器，而把采用變壓器耦合的強反饋振蕩器稱為間歇振蕩器。 【關鍵字】：LED、 晶體管、電容、仿真軟件 L

2、ED multivibrator Yang fan(Grade10,Class2,Major Electronic Information Science and TechnologyDepartment of Physics,Shannxi University of Technology,Hanzhong,723001)Tutor：Zhouheping 【abstract】：Self-exciting multivibrator is a kind of resistance and capacitance coupled type rectangular wave generator,

3、rectangular wave contains rich odd harmonics,harmonic oscillator hence the name.in the habit,people will only resistance capacity coupling type rectangular wave generator called multivibrator,and take the transformer coupling of strong feedback oscillator.【keywords】:LED , transistor proteus1 引言自激多諧振

4、蕩器又稱為無穩態振蕩電路，這種電路在沒有外加觸發信號的情況下能夠連續的、周期性的產生矩形脈沖，所產生的矩形脈沖是由基波和各次諧波疊加構成的，故將此路稱為多諧振蕩電路。此電路在生產生活的許多領域中有廣泛應用。無穩態電路存在多種形式，本文介紹的是以三極管和電容器為核心元器件的對稱的自激多諧振蕩器。這種電路沒有穩定狀態，有電容器的充放電來控制三極管的導通與截止，從而使電路在兩個暫態之間自行“振蕩”。2原理圖 方案：多諧振蕩器無須外界觸發即能直接產生矩形波，電路也較簡單，所以在脈沖和數字系統中得到廣泛的應用。這種振蕩電路之所以能產生矩形波，主要是因為：電路中有很強的正反饋，各極電壓能快速變化并使晶體管

5、進入較深的截止或飽和狀態；電路中一般沒有選擇性很強的諧波濾除電路（或至少在輸出端上沒有），輸出信號中諧波成分十分豐富。原理圖：圖2.13 自激多諧振蕩器的原理3.1產生自激振蕩的原因自激振蕩的幅度條件和相位條件 由反饋的一般表達式可知，負反饋放大電路的閉環放大系數可表示如下：Af=A/（1+AF），如果1+AF=0，則Af為無窮，此時即使沒有輸入信號，放大電路仍將有一定的輸出信號，說明放大電路產生了自激振蕩。因此，負反饋放大電路產生自激振蕩的條件是1+AF=0，即AF=-1。用模值表示| AF |=1.相位表示arg AF=（2n+1) (n=0,1,2,)阻容耦合單管共射放大電路在中頻段時=

6、-180，而在低頻段和高頻段，還將分別產生=0+90和=0-90的附加相移。顯然，如為兩級放大電路，可以產生0180的附加相移，而對于三級放大電路，附加相移可達0270。如果當信號為某個頻率時，附加相移等于180，假設反饋網絡為純電阻特性，則此時 argAF=180,即可滿足自激振蕩的相位條件。3.2自激多諧振蕩器原理它是一個典型的分立元件集基耦合多諧振蕩器。它有兩個晶體管反相器經RC電路交叉耦合接成正反饋電路組成。兩個電容器交替沖放電使兩管交替導通和截止，使電路自動地從一個狀態自動翻轉到另個狀態，形成自激振蕩。此電路可由雙穩態觸發器電路中的兩支電阻耦合支路改為電容耦合支路得到。那么雙穩態電路

7、就變成沒有穩定狀態,即多諧振蕩電路為無穩電路 。自激振蕩電路兩邊是對稱的，接通電源后，兩管均應導通。為便于分析，假定因某種因素影響，iC1有上升趨勢，那么就會發生如下的正反饋循環過程：iC1uR1uA1ub2ib2iC2uR4uA2- ib1ub1致使T1迅速飽和，VC1由+EC突變到接近于零，uA1為低電平；T2迅速截止，迫使BG2的基極電位VB2瞬間下 降到接近-EC，uA2為高電平。此后，一方面C2將通過R4、T1的be結構成的回路充電（電壓極性左負右正）；另一方面，C1將通過T1、R1構成的回路，將本身貯存的電荷（左正右負）逐漸釋放。即出現了第一次暫穩態；（BG1飽和瞬間, , ,于是

8、BG2可靠截止.）這樣 ub2逐漸上升，當ub2高于晶體三極管導通電壓后，將發生如下的正反饋循環：ub2ib2iC2uR4uA2ub1ib1ic1- uA1 uR1致使T2迅速導通，VB2隨著C1放電而升高到+0.5V，uA2為低電平；T2迅速截止，通過正反饋使BG1截 止，uA1為高電平。此后，一方面C1將通過R1、T2的be結構成的回路充電（電壓極性左正右負），另一方面，C2將通過T2、R2構成的回路放電，ub1相應提高，即出現第二次暫穩態。當ub1高于三極管導通電壓后，又發生使T1導通，T2截止的正反饋過程，于是形成振蕩。此后不斷循環往復,便形成了自激振蕩。從T1、T2集電極輸出的輸出電

9、壓是矩形脈沖。可以證明，集基耦合多諧振蕩電路的振蕩周期T0.7R1C10.7R2C21.4RC，T=T1+T2=0.7(RB2*C1+RB1*C2)=1.4RB*C，振蕩頻率: F=1/T=0.7/RB*C，輸出幅度接近電源電壓。（.波形的改善: 可以同單穩態電路,采用校正二極管電路）圖2.1是帶有兩個交替發光二極管的晶體管多諧振蕩器，由于電路元件左右對稱，因此每只二極管發亮時間也相等。該振蕩器有兩級倒相放大器及相互間用電阻電容器耦合在一起形成正反饋環路而構成的。倒相放大器1由晶體管T1及它的負載發光二級管D1的限流電阻R1，耦合元件R3，C2組成；同樣倒相放大器2由T2、D2、R4及R2、C

10、1組成。倒相放大器1的輸出端T1的集電極經耦合元件R2、C1與倒相放大器2的輸入端T2的基極相連，同樣T2輸出信號經R3、C2耦合至T1的信號輸入端，形成兩級倒相放大器相互之間強烈的正反饋，產生自激振蕩，使T1、T2輪流導通或截止，使D1和D2點亮熄滅，如果示波器觀測T1、T2集電極輸出信號的波形，是占空比為1:1的矩形波，見圖1（b）。R3、C2和R2、C1的時間常數決定多諧振蕩器振蕩的周期或頻率。即 T1=R3C2ln2=0.7R3C2T2=R2C1Ln2=0.7R2C1T=T1+T2=0.7(R3C2+R2C1) 通過改變定時電容器C1、C2的大小，或微調定時電阻器R2、R3的電阻值。若

11、R3、C2與R2、C1不等，將產生在同一周期內兩個寬度不等的矩形波，使發光二極管亮滅時間不在均等。兩個集電極波形圖：圖 如圖3.2.1上下分別為T1、T2集電極輸出波形，其占空比為1:1.也可以理論計算出，l T1=R3C2ln2=0.7R3C2=0.730k4710(-6)l T2=R2C1ln2=0.7R2C1=0.730k4710(-6)l T=T1+T2=0.7(R3C2+R2C1)= 0.760k4710(-6)它是由于兩個電容器交替沖放電使兩個晶體管交替導通和截止，使電路自動地從一個狀態翻轉到另個狀態，晶體管的導通使兩個發光二級管在等間隔時間中輪流點亮熄滅。若R3、C2與R2、C1

12、不等，將產生同一周期內兩個寬度不等的矩形波，是發光二極管的發光不再均等。圖 3.2.2 如圖所示，白線圖為T1集電極的輸出波形（即A1點電壓波形），綠線為T2集電極輸出波形（即A2點電壓波形），兩個三極管交替導通與截止。藍線為T1基極的輸出波形，紅色為T2基極輸出波形。以T1集電極波形為參考看起，上圖正如以下的正反饋循環過程：iC1uR1uA1ub2ib2iC2uR4uA2- ib1ub1致使T1迅速飽和，VC1由+EC突變到接近于零，uA1為低電平；T2迅速截止，迫使BG2的基極電位VB2瞬間下 降到接近-EC，uA2為高電平。3.3 元器件三極管T1及T2可選用C1815或9014 或開關

13、3DK等，三極管的放大系數應大于60；電源電壓Ec為3V；兩個發光二極管；電阻 200和30K的各兩個；電容 47u 兩個；3.4 電路仿真在仿真電路中，選器件還比較簡單，所以在以后難的電路中要多下功夫，首先掌握電路原理，知道各器件的作用，頭腦清楚連接電路圖。4 結束語在此設計中，雖然第一次課程設計比較簡單，但也有很多問題對于我來說。比如，模電中的三極管的工作原理，電容的充放電。通過此次設計熟悉了設計的基本方法和步驟，并鞏固了相關的理論知識。充分理解到數字、模擬電路等電子電路在現今生活的方方面面的重要作用。還有就是這次模數電課程設計終于順利完成了，在設計中遇到了很多問題，最后在周老師的辛勤指導

14、下，終于迎刃而解。同時，在周老師的身上我學得到很多實用的知識。總體來說,這次實習我受益匪淺.在摸索該如何設計程序使之實現所需功能的過程中,特別有趣,培養了我的設計思維,增加了實際操作能力.在讓我體會到了設計的艱辛的同時,更讓我體會到成功的喜悅和快樂. 這次模數電課程設計,雖然短暫但是讓我得到多方面的提高：1、提高了我們的邏輯思維能力，使我們在邏輯放大電路的分析與設計上有了很大的進步。加深了我們對組合邏輯電路與時序邏輯電路的認識，進一步增進了對一些常見邏輯器件的了解。另外，我們還更加充分的認識到，模擬電路這門課程在科學發展中的至關重要性2，查閱參考書的獨立思考的能力以及培養非常重要，我們在設計電

15、路時，遇到很多不理解的東西，有的我們通過查閱參考書弄明白，有的通過網絡查到，但由于時間和資料有限我們更多的還是獨立思考。3，相互討論共同研究也是很重要的，經常出現一些問題，比如電路設計中的晶體管的設計，開始并不知道其開啟電壓，但是經仿真測試和同學討論后，理解了它的的基本原理后，很快的設計了電路原理圖。5 致謝在這次課程設計中，首先很感謝周老師 能不時的指導，我在設計的過程中才慢慢掌握技巧，終于趕交作品之前完成了，還有非常感謝在電路出問題時，焊接時同學的幫忙。電路出問題時他們餓了都顧不得吃飯希望趕緊把問題找出來，有他們的幫助，我這次還算可以。再一次感謝他們。參考文獻1. 童詩白,華成英. 模擬電子技術基礎. 北京:高等教育出版社.2001.62. 余孟嘗. 數字電子技術基礎簡明教程. 北京:高等教育出版社.1999.23. 翁樹光. 電子技術實驗. 西安.陜西科學技術出版社.2000.54. 閻石. 數字電子技術基礎.北京:高等教育出版社.1998.95. K.