深度饱和下的环形振荡电路

01 三体电路

一、前言

  近期在网络上看到几个关于纯硬件流水灯电路的视频，这些视频都有一个共同的的特点，就是具有三个NPN晶体管组成的环路耦合电路。而且，请注意这是非常重要的一个地方，就是所有NPN三极管的偏置都是极度饱和状态。也就是如果单个看每个三极管，它们的集电极电压都是小于 0.2V，甚至小于 0.1V。下面来对这些电路进行仿真测试。

二、仿真结果

  在 LTspice 构建三级环路振荡电路。电路的工作电压设定为 3.3V。三极管基极偏置电阻取 10k 欧姆，耦合电容取 10微法。请大家逐一，三个集电极电阻特意选择 201，200 ，199，这是为了是的三级电路略有区别，是的电路能够起振。这是电路启动后 前 1秒钟之后晶体管集电极和基极电压波形。这说明电路开始震荡，三极管截止时间大约是 周期的 三分之一。请注意，在三极管导通器件，基极出现了上升小的尖峰，对应的集电极电压出现小幅的下降。

  下面构建四级三极管环路振荡器。仿真结果可以看到，电路仍然震荡，但是三极管震荡占空比为 50% 。电路中，1,3 两个晶体管为一组，2,4 两个晶体管为一组，这两组晶体管交替导通和截止。

  现在构造五个晶体管环形级联。下面看一下仿真结果。电路依然能够震荡。占空比呈现五分之二。

  构建六级环路振荡器，电路仍然分为奇偶两组，呈现交替震荡的模式。七级环路电路，么路则呈现出高频振荡的模式。

※ 总  结 ※

  本文对于这种深度饱和三极管环路电路进行了仿真。当级数为偶数时，电路呈现奇偶交替震荡形式。当级数为奇数时，电路则呈现流水震荡形式。但是，当级数增大到一定程度，电路会出现高频震荡。 

参考资料