音频放大电路中的单稳态

一、前言

  今天看到一本很久的电子课外书，其中有一个电路，原本是用于放大麦克风信号的。但是仔细看，会发现有一点令人感到奇怪。电路中使用了两级直接耦合三极管放大电路，将麦克声音信号放大成开关信号。问题出现在这个电阻R8 上，通常情况下，这里应该配合一个退耦电容，可是，这里却没有了。那么问题来了，此时电路还会工作吗？

二、电路仿真

  在 LTspice 中搭建仿真电路，使用一个信号源当做麦克风。设置信号源输出 正弦波的幅度从0.01V 增加到0.1V。观察最后一级三极管集电极输出电压。可以清楚看到，当输入信号的幅度超过 0.024V的时候，输出信号便呈现高电平，这应该就是上拉R8 在电路中产生了正反馈，使得电路被触发所形成的高电平稳定状态。

  下面，在R2上增加一个1000微法的滤波电容。测试一下，此时对应的放大输出的波形。由于电容的存在，可以看到输出信号在开始的时候，是输入信号的放大波形。但是随着时间流逝，放大信号使得R2下面的平均电压降低，可以看到，输出信号逐步退出放大状态，当输入信号达到一定程度之后，输出便开始维持在高电平了。

  下面，将R2的阻值修改为 0，可以看到此时电路输出信号变为输入信号的放大信号了。这样电路不再有局部的正反馈。将R2的阻值，修改为 10欧姆，能够看到，输出信号会从最开始的放大状态，逐步退回到截止状态。

  最后，重新将电路恢复到最初的状态，只是将输入信号的波形缩短到只有 2个信号周期，可以看到，当输入信号的幅度为 0.05V的时候，输出信号便从开始的高电平，下降到低电平。当输入信号结束之后，输出便一直保持在低电平了。那么就有一个问题，这个电路是否是一个双稳态电路，当第一次被触发成低电平之后，电路便始终维持在低电平了。

  通过电路原理图，可以看到，当输出电压变为低电平之后，引起最初麦克风分压信号下降，通过电容C1耦合到第一级三极管基极。后面，电源通过R4给C1充电，直到Q1的基极恢复到正常偏置，电路会退出饱和，重新回到输出高电平状态。设置仿真时间为10秒钟，可以看到，当超过4.5秒之后，输出电平便重新恢复到高电平了。所以这个电路是一个单稳态触发电路。

※ 总  结 ※

  如果将电容的容值，降低到 0.1微法，可以改变电路单稳态的时间，比如这里，输出低电平的时间就降低到 45ms左右了。通过上述实验，可以知道，这个R2，实际上是对电路引入了正反馈，使得它对输入的麦克风信号产生单稳态触发。当输入信号的幅度超过一定阈值，输出便从原来的高电平变为低电平。当信号消失，偏置电压重新对C1进行充电，输出信号便能够恢复到最初的高电平。R4, C1决定了触发时间长度。