本文图1、图2两个电路图,给人第一印象是左边的是单稳态电路,右边的是无稳态电路(也叫多谐振荡器)。
但是在一次学生实验中竞出现了“异常”。当时是做“单稳态电路”实验,之前笔者在一个废旧电路板上根据实物画了一个“单稳态”电路图,如图1所示,交给学生做“单稳态”电路实验。结果却是:接通电源后,两个发光二极管一红一绿交替闪光。
大家都知道,单稳态电路是要有触发信号电路才翻转一次,过一会儿又恢复到原来的状态。实验结果应该是有触发信号来时,发光二极管亮,延时一会儿熄掉。
笔者认真查看那块废旧电路板,原来那是一个录音机上做装饰用的闪光灯电路,也就是说图1电路不是单稳态电路,而是无稳态电路。 这个电路中的R3的阻值是51kQ,很大i把这个电阻换成10 kQ或20 kQ,这个电路就成了单稳态电路。下面就对这个貌似单稳态电路的无稳态电路的工作原理进行分析。
接通电源的瞬间,比较一下三极管Q1和Q2的基极电流,Q2的基极电流主要由电阻R1经电容C1路线提供(R3很大,提供的电流很小),R1只有300Q,Cl在通电瞬间有较大的充电电流,所以Q2的基极电流在通电瞬间是较大的,再看三极管Q1,它的基极电流经R4、R2路线提供,显然这个电流要小的多,那么,两个三极管的导通程度就不同了,电位方面为A点高、B点低。B点的“低电位”反馈给Q1的基极,三极管的放大作用使A点电位更“高”,A的“更高电位”又耦合给Q2,这样的B点电位就更“低”,这样一种强烈的正反馈就会立即使Q1截止Q2饱和导通。
但是,随着电容Cl的充电电流流逐步变小,Q2的基极电流就不能维持饱和导通了(虽然还有经R3的电流,但R3为52kΩ太大了,靠R3这个线路的电流仍然是于事无补),那么B点的电位就开始高起来,耦合到Q1,Q1就由截止变为放大状态,A点电位就会低下来,由电容C1耦合到02基极就会使B点电位更高,这又是一个强烈的正反馈,于是,Q1截止Q2饱和导通,这时,C1两端电位极性反过来,C1开始放电和反向充电,电容C1的电荷积累起来,慢慢地,Q2的基极电位就又开始上升,等到Q2进入放大区,B点电位就再次开始变低,这样Q1也就进入放大区,只要有了这个趋势,强烈的正反馈就使电路进入第二个周期,如此循环往复,两个三极管就轮流截止和导通,也就是图1电路中的发光二极管交替闪烁。
从上面的过程可以看出,R3的阻值很关键,如果R3的阻值取小些,在最开始Q2饱和导通后,即使Cl这个线路的反馈电流没有了,依靠R3流过来的电流仍然可以保持Q2的饱和导通,那就稳定到了这种状态,这个电路就变成了单稳态电路。取10 kΩ或20 kΩ,这个电路都可变成单稳态电路。
图1既可以是无稳态电路也可以是单稳态电路,由R3的阻值决定。此外电路的电源用3V,三极管用任何型号的普通三极管。
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