课程设计闪光灯电路

课程设计

题目自激多谐振荡闪光灯电路

学生姓名杨凡学号 ********** 所在院(系) 陕西理工学院物电学院

专业班级电子信息科学与技术102 指导教师周平和

完成地点陕西理工学院

2012年 11 月 15 日

闪光灯电路

杨凡

（陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术102班陕西汉中 723001）

指导老师：周平和

【摘要】：自激多谐振荡器是一种阻容耦合式的矩形波发生器，矩形波含有丰富的奇次谐波，多谐振荡器由此得名。在习惯上，人们只将阻容耦合式的矩形波发生器称为多谐振荡器，而把采用变压器耦合的强反馈振荡器称为间歇振荡器。

【关键字】：LED、晶体管、电容、仿真软件

LED multivibrator

Yang fan

(Grade10,Class2,Major Electronic Information Science and Technology

Department 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, 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 proteus

1 引言

自激多谐振荡器又称为无稳态振荡电路，这种电路在没有外加触发信号的情况下能够连续的、周期性的产生矩形脉冲，所产生的矩形脉冲是由基波和各次谐波叠加构成的，故将此路称为多谐振荡电路。此电路在生产生活的许多领域中有广泛应用。无稳态电路存在多种形式，本文介绍的是以三极管和电容器为核心元器件的对称的自激多谐振荡器。这种电路没有稳定状态，有电容器的充放电来控制三极管的导通与截止，从而使电路在两个暂态之间自行“振荡”。

2原理图

方案：多谐振荡器无须外界触发即能直接产生矩形波，电路也较简单，所以在脉冲和数字系统中得到广泛的应用。这种振荡电路之所以能产生矩形波，主要是因为：①电路中有很强的正反馈，各极电压能快速变化并使晶体管进入较深的截止或饱和状态；②电路中一般没有选择性很强的谐波滤除电路（或至少在输出端上没有），输出信号中谐波成分十分丰富。

原理图：

图2.1

3 自激多谐振荡器的原理

3.1产生自激振荡的原因

3.1.1自激振荡的幅度条件和相位条件

由反馈的一般表达式可知，负反馈放大电路的闭环放大系数可表示如下：

Af=A/（1+AF），如果1+AF=0，则Af为无穷，此时即使没有输入信号，放大电路仍将有一定的输出信号，说明放大电路产生了自激振荡。因此，负反馈放大电路产生自激振荡的条件是1+AF=0，即AF=-1。用模值表示| AF |=1.

相位表示ar g AF=±（2n+1)π (n=0,1,2,……)

阻容耦合单管共射放大电路在中频段时φ=−180°，而在低频段和高频段，还将分别产生∆φ= 0～+90°和∆φ=0～−90°的附加相移。显然，如为两级放大电路，可以产生0～±180°的附加相移，而对于三级放大电路，附加相移可达0～±270°。如果当信号为某个频率时，附加相移等于180°，假设反馈网络为纯电阻特性，则此时 argAF=180°,即可满足自激振荡的相位条件。

3.2自激多谐振荡器原理

它是一个典型的分立元件集基耦合多谐振荡器。它有两个晶体管反相器经RC电路交叉耦合接成正反馈电路组成。两个电容器交替冲放电使两管交替导通和截止，使电路自动地从一个状态自动翻转到另个状态，形成自激振荡。此电路可由双稳态触发器电路中的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路得到。那么双稳态电路就变成没有稳定状态,即多谐振荡电路为无稳电路。

自激振荡电路两边是对称的，接通电源后，两管均应导通。为便于分析，假定因某种因素影响，iC1有上升趋势，那么就会发生如下的正反馈循环过程：

iC1↑→uR1↑→uA1↓→ub2↓→ib2↓→iC2↓→uR4↓→uA2↑┐

↑-------------------------------- ib1↑←ub1↑←┘

致使T1迅速饱和，VC1由+EC突变到接近于零，uA1为低电平；T2迅速截止，迫使BG2的基极电位VB2瞬间下降到接近-EC，uA2为高电平。此后，一方面C2将通过R4、T1的be结构成的回路充电（电压极性左负右正）；另一方面，C1将通过T1、R1构成的回路，将本身贮存的电荷（左正右负）逐渐释放。即出现了第一次暂稳态；（BG1饱和瞬间, , ,于是BG2可靠截止.）

这样 ub2逐渐上升，当ub2高于晶体三极管导通电压后，将发生如下的正反馈循环：

ub2↑→ib2↑→iC2↑→uR4↑→uA2↓→ub1↓→ib1↓→ic1↓┐

↑----------------------------------- uA1↑← uR1↓←┘

致使T2迅速导通，VB2随着C1放电而升高到+0.5V，uA2为低电平；T2迅速截止，通过正反馈使BG1截止，uA1为高电平。此后，一方面C1将通过R1、T2的be结构成的回路充电（电压极性左正右负），另一方面，C2将通过T2、R2构成的回路放电，ub1相应提高，即出现第二次暂稳态。

当ub1高于三极管导通电压后，又发生使T1导通，T2截止的正反馈过程，于是形成振荡。此后不断循环往复,便形成了自激振荡。从T1、T2集电极输出的输出电压是矩形脉冲。

可以证明，集基耦合多谐振荡电路的振荡周期T＝0.7R1C1＋0.7R2C2＝1.4RC，T=T1+T2=0.7(RB2*C1+RB1*C2)=1.4RB*C，振荡频率: F=1/T=0.7/RB*C，输出幅度接近电源电压。（.波形的改善: 可以同单稳态电路,采用校正二极管电路）

图2.1是带有两个交替发光二极管的晶体管多谐振荡器，由于电路元件左右对称，因此每只二极管发亮时间也相等。该振荡器有两级倒相放大器及相互间用电阻电容器耦合在一起形成正反馈环路而构成的。倒相放大器1由晶体管T1及它的负载——发光二级管D1的限流电阻R1，耦合元件R3，C2组成；同样倒相放大器2由T2、D2、R4及R2、C1组成。倒相放大器1的输出端——T1的集电极经耦合元件R2、C1与倒相放大器2的输入端T2的基极相连，同样T2输出信号经R3、C2耦合至T1的信号输入端，形成两级倒相放大器相互之间强烈的正反馈，产生自激振荡，使T1、T2轮流导通或截止，使D1和D2点亮熄灭，如果示波器观测T1、T2集电极输出信号的波形，是占空比为1:1的矩形波，见图1（b）。R3、C2和R2、C1的时间常数决定多谐振荡器振荡的周期或频率。即

T1=R3C2ln2=0.7R3C2

T2=R2C1Ln2=0.7R2C1