环形振荡电路低频工作原理

原创 TsinghuaJoking 2023-09-16 08:17

01 荡信号

  两天对于这个震荡电路非常感兴趣,对它进行了实验测试。它的工作机理与传统电路不太一样。所以下面对于这个电路再测量一下相关的电压波形。对自己所理解它的工作原理进行确认。

▲ 图1.1 测试电路图



一、电路波形

  这个电路虽然看起来是三个NPN型的三极管放大电路相互耦合,形成一个环路。但所有的三极管的基极偏置电阻仅仅只有 10k 欧姆,这对于电流放大倍数在300左右的晶体管来说,会使的该三极管处于深度饱和状态。此时,从基极耦合进来的电压信号波动,在其集电极反向输出的时候,幅值变得很小了。

  我们假设中间 T2 晶体管的在一开始的时候截止了。随着 R3对 C1 充电,T2 逐渐退出截止,进入放大和饱和状态。在T2 的集电极出现低电平。这个降低的信号经过 C2 耦合之后,使得T3截止。

  下面特殊的情况来了。T3 截止之后,集电极上升的电压信号,经过C3的耦合施加在 T1的基极,正如前面所说,T1 由于处在深度饱和状态,所以它的集电极电压几乎没有改变。这样就形成了一个隔离状态。前面的T2就维持在饱和状态。随着 C2 充电,使得 T3 的基极电压上升,进而进入饱和状态。这个信号反过来,通过 C3耦合到 T1 ,使其进入截止状态。电路于是切换到下一个状态。因为饱和的三极管,三极三级三极管之间的影响只能发生在前后两级,从而将整个三级环路构成的负反馈不再存在。由此形成了轮流截止的震荡情况。

  下面通过示波器观察T1的集电极和基极电压信号,同时观察T2,T3的集电极电压信号。上面两条曲线分别是T1 的集电极和基极信号,下面两个信号分别是 T2,T3 的集电极电压信号。当 T1 的基极信号在前级,也就是T3变化成饱和之后,通过 C3耦合将其拉成负的电压信号,T1 便进入截止状态,集电极电压信号升高,在这个过程中,集电极电阻给C1充电,使得集电极电压缓慢上升。

        随着T1基级电阻给 C3充电,当超过0.7V时,T1 便退出截止状态,进入饱和状态。此时,通过耦合电容C2 使得T2 进入截止状态。请注意,T2集电极上升,经过电容耦合到 T3的基极,但也只是引起T3集电极电压非常小的下降。本来这个时候 T3已经饱和了,所以这个下降非常微弱。可以看到对于 T1基极电压信号的反向影响也很小,所以 T1便顺利进入饱和状态,T2 开始截至了。这个就是整个振荡的一个周期。这个过程反复进行,三个LED便依次进入截止状态了。

▲ 图1.1.1 振荡电路中的电压波形


  在三极管上并联一个发光二极管, 这样当三极管截止时,可以看到对应的发光二极管点亮。于是,可以看到点亮的三极管在顺次移动。形成流水灯的效果。这种情况可以扩展到任意数量的三极管,但似乎需要有一个启动过程。

二、多级的尴尬

  似乎有了上面的分析, 这个电路很容易拓展到多级流水工作模式。但现实中,电路工作模式中,还无法实现单个发光二极管流水振荡。

  比如,当电路中的三极管个数为 四、六、八这种偶数个时,电路更容易产生奇偶振荡。也就是所有奇数位置的LED 与 偶数位置的LED分成两组,交替导通。当电路三极管个数为 五、七 这种奇数个时,则电路工作模式会出现两种,一种就是高频振荡,一种就是多个 LED 同时导通,比如当个数是五个的时候,这种看起来都点亮的情况,实际上是在高频振荡。这种是低频振荡,但同一时刻有两个LED点亮。

  这种多级尴尬来自于电路级联过程中的蝴蝶效应。也就是前级出现一点点的干扰信号,在后级还是会出现被叠加和放大之后的噪声,这就使得电路中各级始终会产生比较大的干扰。将所有晶体管集电极电阻修改成 430 欧姆,现象依旧。

※   结 ※

  文对于环形振荡电路的原理进行分析,当级数增加超过 三级的时候,电路就会出现不稳定现象。


TsinghuaJoking 这是一个公众号,它不端、不装,与你同游在课下、课上。 卓晴博士,清华大学中央主楼 626A。010-62773349, 13501115467,zhuoqing@tsinghua.edu.cn
评论
  • 随着自动驾驶技术的迅猛发展,构建高保真、动态的仿真场景成为了行业的迫切需求。传统的三维重建方法在处理复杂场景时常常面临效率和精度的挑战。在此背景下,3D高斯点阵渲染(3DGS)技术应运而生,成为自动驾驶仿真场景重建的关键突破。一、3DGS技术概述与原理1、3DGS的技术概述3DGS是一种基于3D高斯分布的三维场景表示方法。通过将场景中的对象转化为多个3D高斯点,每个点包含位置、协方差矩阵和不透明度等信息,3DGS能够精确地表达复杂场景的几何形状和光照特性。与传统的神经辐射场(NeRF)方法相比,
    康谋 2025-03-06 13:17 120浏览
  • 1. 背景在汽车电子系统测试中,CANoe作为主流的仿真测试工具,常需与云端服务器、第三方软件或物联网设备进行交互。随着CANoe与外部软件、服务器或设备交互越来越多,直接使用Socket进行通信往往不能满足使用需求,依托于CANoe 的连接功能集(Connectivity Feature Set),以及Distributed Object(DO)功能,可以仿真HTTP节点,实现设备与服务器等之间的通信,保证数据处理的可靠性和便捷性。本文详细解析如何利用CANoe搭建HTTP测试环境,并提供典型
    北汇信息 2025-03-05 11:56 86浏览
  • 服务器应用环境与客户需求PCIe 5.0高速接口技术的成熟驱动着生成式AI与高效能运算等相关应用蓬勃发展。在随着企业对服务器性能的要求日益严苛,服务器更新换代的周期也持续加快。在此背景下,白牌与DIY(Do It Yourself)服务器市场迎来了新的发展契机,但同时也面临着更趋复杂的技术挑战。传统上,白牌与DIY服务器以其高度客制化与成本效益优势受到市场青睐。然而,随着PCIe 5.0等高速技术的导入,服务器系统的复杂度大幅提升,对组装技术与组件兼容性也就提出更高的要求。举个简单的例子来说,P
    百佳泰测试实验室 2025-03-06 17:00 44浏览
  • 产品质量合格率偏低会引起质量成本(也称“劣质成本”)的大幅增加。质量成本通常分为内部损失成本和外部损失成本两部分。内部损失成本是指产品交付前因质量不合格造成的损失,包括返工、报废等;外部损失成本是指产品交付后因质量问题导致的损失,如退货、召回等。此外,质量问题还会影响生产效率,带来额外人工和停工损失。下面分别介绍各类损失的具体计算方法和公式。直接成本损失(内部故障成本)直接成本是由于产品在出厂前质量不合格所造成的看得见的损失。常见的直接损失包括返工、报废以及由此产生的额外原材料消耗等。返工成本:
    优思学院 2025-03-05 15:25 77浏览
  • 引言嘿,各位电动汽车的爱好者们!咱们今儿个就来聊聊电动汽车里那些“看不见,摸不着”,但又至关重要的零部件。要说电动汽车这玩意儿,那可真是科技含量满满,各种高精尖的技术都往里堆。但要让这些高科技玩意儿协同工作,稳定可靠地运转,那就得靠一些幕后英雄,比如说——电容器。你可能会想,电容器?这不就是电子电路里常见的元件嘛,能有多重要? 哎,你可别小瞧了这小小的电容器。在电动汽车的心脏地带——高压直流转换器(DC-DC转换器)里,车规级的电容器那可是扮演着举足轻重的角色。 今天,咱们就聚焦分析三星电机车规
    贞光科技 2025-03-05 17:02 90浏览
  • 文/Leon编辑/cc孙聪颖2025年全国两会进行时,作为“十四五”规划收官之年,本届两会释放出坚定目标、稳中求进、以进促稳等信号。其中,企业家们的建议备受关注,关系到民营经济在2025年的走向。作为国内科技制造业的“老兵”,全国人大代表、TCL集团创始人及董事长李东生在本届两会中提出三份代表建议,包括《关于优化中国科技制造业融资环境的建议》、《关于加强AI深度伪造欺诈管理的建议》和《关于降低灵活就业人员社会保险参保门槛的建议》,表现出对科技制造、AI发展和劳动者保障方面的关注。会后,李东生接受
    华尔街科技眼 2025-03-06 19:41 44浏览
  • 多人同时共享相同无线网络,以下场景是否是您熟悉的日常?姐姐:「妈~我在房间在线上课,影音一直断断续续的怎么上课啊!」奶奶:「媳妇啊~我在在线追剧,影片一直卡卡的,实在让人生气!」除此之外,同时间有老公在跟客户开在线会议,还有弟弟在玩在线游戏,而妈妈自己其实也在客厅追剧,同时间加总起来,共有五个人同时使用这个网络!我们不论是在家里、咖啡厅、餐厅、商场或是公司,都会面临到周遭充斥着非常多的无线路由器(AP),若同时间每位使用者透过手机、平板或是笔电连接到相同的一个网络,可想而知网络上的壅塞及相互干扰
    百佳泰测试实验室 2025-03-06 16:50 38浏览
  • 文/Leon编辑/侯煜‍2008至2021年间,创维以高举高打的凌厉之势,果断进行投资,一度成为中国市场大屏OLED产业的旗手,引领着显示技术的发展方向。但近年来,创维在 OLED 领域的发展轨迹却逐渐模糊,态度陷入暧昧不明的混沌状态。究其根源,一方面,创维对过往的押注难以割舍,在技术革新与市场变化的浪潮中,不愿轻易推翻曾经的战略布局;另一方面,早期在大屏OLED 技术研发、市场推广等环节投入的巨额资金,已然形成沉没成本,极大地限制了创维在显示技术路线上的重新抉择。但市场瞬息万变,为适应激烈的行
    华尔街科技眼 2025-03-05 20:03 147浏览
  • ASL6328芯片支持高达 6.0 Gbps 运行速率的交流和直流耦合输入T-MDS 信号,具备可编程均衡和抖动清理功能。ASL6328 是一款单端口 HDMI/DVI 电平转换 / 中继器,具有重新定时功能。它包含 TypeC双模式 DP 线缆适配器寄存器,可用于识别线缆适配器的性能。抖动清理 PLL(锁相环)能够消除输入抖动,并完全重置系统抖动容限,因此能更好地满足更高数据速率下 HDMI 抖动合规性要求。设备的运行和配置可通过引脚设置或 I2C 总线实现。自动断电和静噪功能提供了灵活的电
    QQ1540182856 2025-03-06 14:26 86浏览
  • 概述随着工业4.0的深入推进,制造业对自动化和智能化的需求日益增长。传统生产线面临空间不足、效率低下、灵活性差等问题,尤其在现有工厂改造项目中,如何在有限空间内实现高效自动化成为一大挑战。此次项目的客户需要在现有工厂基础上进行改造,空间有限。为此,客户选择了SCARA型线性轴机器人作为执行设备。然而,SCARA机器人的高效运行离不开强大的控制系统支持。宏集凭借其先进的智能控制系统,为客户提供了高效、灵活的自动化解决方案,确保SCARA机器人在有限空间内发挥最大效能。一、客户需求在此次改造项目中,
    宏集科技 2025-03-06 11:27 120浏览
  • 在六西格玛项目中,团队的选择往往决定了最终的成败。合适的团队成员不仅能推动项目顺利进行,更能确保最终成果符合预期。因此,组建六西格玛团队时,必须挑选最合适的人才,确保他们具备必要的能力和特质。团队主管的关键特质每个精益六西格玛项目都需要一位主管来带领团队。他们不仅需要具备领导力,还要能够分析数据、制定策略,并与管理层和团队成员高效沟通。团队主管的核心职责包括:领导团队行动:能够激励成员,确保团队朝着既定目标前进。数据分析能力:精通数据处理和分析,能基于数据做出决策。沟通协调:能够在管理层和团队之
    优思学院 2025-03-06 12:51 98浏览
  • 在当今竞争激烈的市场环境中,企业不仅需要优化成本,还需积极响应国家的能源政策,减少对环境的影响。提升工业能源效率正是实现这一双重目标的关键。中国近年来大力推进“双碳”目标(碳达峰、碳中和),并出台了一系列政策鼓励企业节能减排。通过宏集CODRA的Panorama解决方案,企业可以获得专为这一目标设计的SCADA工具,实时监控和调整所有工业设备的能耗。特别是其中的能源管理模块,能够有效分析数据,预防故障,避免能源浪费。Panorama的优化技术宏集CODRA提供的解决方案,尤其是Panorama
    宏集科技 2025-03-06 11:25 115浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦