收藏本页 电工之家_电工基础知识学习网站
当前位置:电工之家 > 电子技术 > 正文

多谐振荡器双闪灯电路仿真分析

时间:2017-10-03 10:10 来源:电工之家 作者:编辑部
【摘要】学习讲究方法,如果不借助于电路仿真软件,是很难分析清楚本文提到的多谐振荡器双闪灯电路的,甚至看不懂该电路的工作原理,不信您就试下! 一、什么是多谐振荡器 自激多谐振荡电路是一种阻容耦合式的矩形波发生器,简称多谐振荡器,也称矩形波发生器。多谐......

学习讲究方法,如果不借助于电路仿真软件,是很难分析清楚本文提到的多谐振荡器双闪灯电路的,甚至看不懂该电路的工作原理,不信您就试下!
一、什么是多谐振荡器
自激多谐振荡电路是一种阻容耦合式的矩形波发生器,简称多谐振荡器,也称矩形波发生器。多谐振荡器利用深度正反馈,通过阻容耦合使两个电子器件(如三极管)交替导通与截止,无须外界触发即能直接产生矩形波。“多谐”指矩形波中除了基波成分外,还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态,只有两个暂稳态。在工作时,电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换,由此产生矩形波脉冲信号,常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。

本电路由电阻、电容、发光二极管、三极管构成典型的自激多谐振荡电路。两管的集电极各有一个电容分别接到另一管子的基极,起到交流耦合作用,形成正反馈电路。
本电路即为无稳态多谐振荡电路,原理图中两个三极管VT1、VT2在饱和与截止两个状态之间交替变换工作,即VT1饱和则VT2截止,VT1截止则VT2饱和,二种状态周期性的互换,VT1、VT2的集电极输出波形似近方波。
三、工作原理及电路仿真分析
采用电路仿真软件Multisim 11.0,绘制好仿真电路图,如下图所示。

运行仿真电路后,可以看到两个发光二极管交替闪烁。
为了能更好的分析电路工作原理,我们在仿真电路上放置了两个数字万用表和一个双通道的示波器,万用表1用来测量A点电压,万用表2用来测量D点电压,示波器用来测量B点、C点的波形,如下图所示。

1、当接通电源瞬间,测得A点和D点电压均为2.781V,B点和C点电压均为649mV,三极管VT1、VT2处于放大状态→饱和导通状态转变的过程中,且这一过程维持约710mS左右,如下图所示。

由于三极管的参数的不可能完全一致,必然存在一些差异,导致两只三极管中其中的一只导通程度高于另外一只三极管。
2、假设VT1导通程度高于VT2, VT1的集电极电流大于VT2的集电极电流,则通过C1反馈导致VT2的基极电位B点电位变低,基极电流变小,加速VT2的集电极电流变小,D点电位升高,从而导致C点电位即VT1的基极电位C点电位升高。C点电位升高使VT1基极电流增大,集电极电流增大,如此形成正反馈,使VT1迅速饱和,而VT1饱和其CE结近似于短路,C1的正极A点电位发生突变到接近于零,发光二极管LED1被点亮,由于C1的端电压不能跳变,根据KVL定律,此时将迫使VT2的基极电位B点电位瞬间下降到负值(-2v左右),于是VT2可靠截止,发光二极管LED2被熄灭。(仿真测试这个过程花费的时间大概是710ms),出现了VT1导通,VT2截止这种暂稳态(LED1被点亮,LED2被熄灭)。
3、VT1维持饱和状态,此时A点电位近似为0,C1通过VCC、R2缓慢充电使B点电位缓慢上升(下图中示波器中的红色线),当B点电位上升到0.7V左右,即VT2的基极电位上升到0.7V左右,导致VT2进入饱和导通状态,D点电位瞬间下降到接近于0V,发光二极管LED2被点亮,因为电容的电压不能跳变,根据KVL定律,将迫使C点电压下降到负值(-2.7v左右),使得VT1进入到了截止状态,A点电位上升到3.5V左右,发光二极管LED1被熄灭, B点电位维持在0.7V左右,出现了VT1截止,VT2导通这种暂稳态(LED1被熄灭,LED2被点亮,如下图所示。

4、C2通过VCC、R3缓慢充电使C点电位缓慢上升(上图中示波器的蓝色线所示),当C点电位上升到0.7V左右时,使得VT1进入到导通状态,A点电位下降到接近0V,发光二极管LED1被点亮,因为电容C1两端电压不能突变,根据KVL定律,将迫使B点电位下降到负值(-2.7v左右),使得VT2进入到截止状态,发光二极管LED2被熄灭,此时电路又进入了VT1导通,VT2截止这种暂稳态(LED1被点亮,LED2被熄灭。)
电路将重复以上过程,可以看到两个发光二极管交替闪烁。
问题思考:请大家借助于电路仿真软件Multisim 11.0中的示波器测量A点和D点的信号波形,对比分析两个信号的特点。