今天給大家分享的是：BJT 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

一、 BJT 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器也稱為自由運行多諧振蕩器，因為它在開啟期間在兩個不同的輸出電壓電平之間交替。輸出在每一個電壓電平上保持一段確定的時間。非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器有兩個輸出，但沒有輸入。

如下圖所示，非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器基本上是兩個帶有再生反饋的放大器電路。其中一個放大器導(dǎo)通，而另一個則截止。該電路將使用 3.3V 至 9V 的直流電源供電。

BJT 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

二、 BJT 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器工作原理

1、反向輸出

該電路連續(xù)地從一種狀態(tài)（Q1 開啟和 Q 2 關(guān)閉）切換到另一種狀態(tài)（Q1 關(guān)閉和 Q2 開啟），然后以 RC 定時組件 C1/R2 和 C2/R3 確定的速率再次切換回來。該電路在其兩個晶體管集電極產(chǎn)生兩個反相方波信號，其幅度幾乎等于其電源電壓。如下圖所示。

反相輸出

2、不穩(wěn)定運行

假設(shè)在開啟時 Q1 處于高導(dǎo)通狀態(tài)，而 Q2 處于關(guān)閉狀態(tài)。Q1 的集電極幾乎為零伏，C1 的左側(cè)板也是如此。因為此時 Q2 處于關(guān)閉狀態(tài)，它的集電極將處于電源電壓，其基極將處于幾乎為零的電位，與 Q1 集電極相同，因為 C1 仍然未充電，并且它的兩個極板處于相同的電位。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Q 1導(dǎo)通）

C1 現(xiàn)在開始通過 R2 充電，其右側(cè)極板變得越來越正，直到達到大約 +0.6V 的電壓。由于電容的這個極板也連接到 Q2 的基極，因此 Q2晶體管將開始大量導(dǎo)通?，F(xiàn)在，通過 Q2 的快速增加的集電極電流導(dǎo)致 R4 兩端的電壓下降，Q2 集電極電壓下降，導(dǎo)致 C2 右側(cè)板的電位迅速下降。

電容的本質(zhì)是當(dāng)一個極板的電壓快速變化時，另一極板也經(jīng)歷類似的快速變化，因此當(dāng) C2 的右側(cè)極板從電源電壓迅速下降到幾乎為零時，左側(cè)極板必須下降在電壓相似的量。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（Q 2導(dǎo)通）

在 Q1 導(dǎo)通時，其基極約為 0.6V，因此當(dāng) Q2 導(dǎo)通時，Q1 基極下降至 0.6 -9V = -8.4V，負電壓幾乎等于 +9V 電源電壓的負電壓并與之相反。

這會迅速關(guān)閉 Q1，導(dǎo)致其集電極電壓迅速上升。由于電容一個極板上的突然電壓變化會導(dǎo)致另一極板發(fā)生類似量的變化，因此 Q1 集電極的這種突然上升通過 C1 傳輸?shù)?Q2 基極，導(dǎo)致 Q2 在 Q1 關(guān)閉時快速打開，兩個輸出都發(fā)生了狀態(tài)變化。

然而，這種新狀態(tài)不會持續(xù)。C2 現(xiàn)在開始通過 R3 充電，一旦左側(cè)板（Q1 基極）上的電壓達到約 +0.6V，就會發(fā)生另一次快速的狀態(tài)變化。這種開關(guān)動作產(chǎn)生了下圖的集電極和基極波形。

開關(guān)動作

下面非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路仿真波形：

三、頻率計算

電路以這種方式不斷改變狀態(tài)，在每個集電極上產(chǎn)生一個方波。可以計算振蕩頻率，因為相關(guān)電容充分充電以發(fā)生狀態(tài)變化的時間約為 0.7CR，并且由于每個周期發(fā)生兩次狀態(tài)變化，周期時間 T 將為：

周期時間

如果 C1 = C2 且 R2 = R3，則標記空間比將為 1:1，在這種情況下，振蕩頻率將為：

振蕩頻率

例子

使用 C=100nF 和 R=33K 的時序分量，標記/空間比為 1:1 的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的頻率是多少？

頻率

四、改進 BJT 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器以改善上升時間

基本非穩(wěn)態(tài)電路的是一個問題是：當(dāng)每個晶體管關(guān)閉時，上述電容1作用會減慢電壓的上升，從而產(chǎn)生方波彎曲上升沿，如下圖所示。

這可以通過下圖的修改的電路來克服這個問題：

改進 BJT 非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器

每次 Q2 的集電極電壓隨著晶體管關(guān)閉而變高時，D2 變?yōu)榉聪蚱?，從而?Q2 與 C2 充電的影響隔離開來。C2 的充電電流現(xiàn)在由 R5 而不是 R6 提供。Q1 在其“關(guān)閉”期間的作用是相似的。

顯示上升時間改善的不穩(wěn)定輸出

上圖所示的Q1和Q2 集電極的輸出波形表明，修改的電路實現(xiàn)了上升時間的改進。

五、變頻非穩(wěn)態(tài)

如果下圖所示，改變工作頻率。

變頻 BJT 非穩(wěn)態(tài)

通過改變 Q1，R3 和 R4 頂部的電壓會發(fā)生變化，因此無論使用何種占空比，只有頻率會改變，而占空比則保持不變。

六、可變標記與空間比率

下顯示了通過使用電位代替可變電阻來實現(xiàn)具有一定程度的可變標記空間比的非穩(wěn)態(tài)。

可變標記空間比的非穩(wěn)態(tài)