自激多谐振荡器。方案、说明

自激多谐振荡器。收音机 - 适合初学者

收音机 - 适合初学者

自激多谐振荡器变体之一的示意图如图 1 所示。 XNUMX，一个。它应该让您想起著名的双晶体管对称多谐振荡器电路。

米。 1 自激多谐振荡器

但是这里多谐振荡器的有源元件的功能由逻辑元件2I-NOT执行，包括在逆变器中。由于两个正反馈电路 - 元件 DD1.2 通过电容器 C1 与输入 DD1.1 的输出和元件 DD1.1 通过电容器 C2 与输入 DD1.2 的输出，该器件是自兴奋并产生电脉冲。产生的脉冲的重复率取决于指定的电容和电阻R1和R2的值。

什么是电脉冲？如果恒定电压是跳跃的并且以规则（在特定情况下）间隔改变其值，交替采用高电平，然后是低电平，那么这种类型的信号通常称为脉冲序列或脉冲序列。当电压达到高电平时，该序列的那些部分称为高电平脉冲；它们之间的停顿是紧张程度较低的片段。但是，出于同样的原因，我们可以谈论低级冲动；在这种情况下，停顿会很高。

通常，脉冲的持续时间可能不等于它们之间的停顿的持续时间。这些持续时间的比率由诸如占空比之类的参数估计，它显示了序列的周期大于脉冲持续时间的多少倍。

高电平和低电平脉冲的发生时刻通常称为脉冲前沿，终止时刻称为脉冲衰减。很明显，对于一个高电平脉冲，前面是一个正（或正）电压降——从低到高，而下降是当电平从高到低变化时的一个负（负）电压降。还可以理解，高电平脉冲的上升沿是低电平脉冲的波谷，反之亦然。

要将多谐振荡器安装在包面板上，您只需将这些电容器和电阻器连接到 DD1 芯片的相应引脚（图 1，b）。检查安装 - 是否有错误 - 特别是仔细检查包含氧化物电容器的极性。将电源连接到面包板，将电压表连接到第二个逻辑元件的输出。电压表指针显示什么？直流电压间断，每分钟约30次，快速上升到高电平，也快速下降到低电平。因此，多谐振荡器产生重复频率约为 0,5 Hz 的脉冲。

然后将电压表与第一个元件的输出并联。您将看到箭头还将记录逻辑元素从零状态到一状态的转换，反之亦然，其频率与前一种情况相同。这意味着也可以从此输出获取电脉冲，但相对于第二元件输出处的脉冲，它们将相移 180°。

我们的多谐振荡器可以做哪些实验？首先，尝试同时增加两个电容器的电容，例如两次，通过将相同的电容器与每个电容器并联，然后将它们替换为容量为 100 ... .200 微法拉的电容器。在第一种情况下，脉冲重复率会降低，在第二种情况下会增加。

您只能更改一个电容器的电容，例如 C1。这不仅会改变频率，还会改变脉冲的持续时间和它们之间的暂停的比率，但是，根据电路设计，多谐振荡器将保持对称。

电容器可以是 1 ... 5 微法拉。然后生成的脉冲频率将增加到大约 500..1000 Hz。这些已经是声音频率的振荡，电压表的指针由于其惯性无法对它们作出反应。为了验证多谐振荡器在这种情况下的运行情况，您需要通过一个容量为 0,01 ... 0,015 μF 的电容器将耳机连接到其输出端 - 您会在耳机中听到单调的声音。现在通过用相同值的变量替换其中一个固定电阻器，您可以在一定限度内平滑地改变生成脉冲的频率，这意味着电话中的声音音调。

可能是你组装的多谐振荡器不稳定，更换零件后总是不振，电源电压略有降低。其原因是由于 TTL 微电路的发射极输入的特殊性，逻辑元件输入端的电阻值有些关键。

这些特征的本质如下。构成多谐振荡器臂之一的逻辑元件输入端的电阻器包含在微电路元件的输入晶体管的发射极电路中。发射极电流在该电阻上产生电压降，从而关闭晶体管。由于电阻器的电阻相对较大（超过 2,2 ... 2,6 kOhm），其两端的电压降非常大，以至于晶体管实际上不响应输入信号。反之亦然，由于电阻器的电阻较低（不超过 600.. .700 欧姆），元件的输入晶体管总是开到饱和状态，因此无法通过输入信号控制。

因此，为了该变体的多谐振荡器的可靠运行，逻辑元件的输入电阻器的电阻必须在 800 Ohm ... 2,2 kOhm 范围内。 By appropriate selection of these resistors, stable operation of the multivibrator can be achieved. 此外，必须记住，多谐振荡器的运行受微电路参数的扩散、电源电压的不稳定性以及环境温度的显着变化的影响。

我必须说，这些图通常描绘了一个对称的多谐振荡器，如图所示。 10，C。

运行更稳定的是基于三个逻辑元件的多谐振荡器，在其输入电路中没有电阻器，例如，根据图 2 中的电路组装。 1，一个。所有元件由逆变器连接并串联连接。决定产生频率的定时电路由电容C1和电阻RXNUMX组成。

将这个版本的自振荡多谐振荡器的细节安装在同一个面包板上（图 2，b）。在其上放置右侧面板上显示的多谐振荡器运行指示器的详细信息。指示器晶体管 VT1（图 2，c）由与微电路相同的电源供电，以开关模式运行 - 就像电子钥匙一样。当多谐振荡器的DD1.3元件处于单态时（其输出端电压对应高电平），三极管开路，其集电极电路中的白炽灯HL1点亮。当元件进入零状态时，灯熄灭。通过信号灯的发光，您将判断产生脉冲的频率和持续时间。然而，也可以使用直流电压表指示多谐振荡器的任何元件的状态，就像在第一个多谐振荡器的实验中所做的那样。

检查安装后，打开电源。多谐振荡器将立即开始产生电脉冲，这将由周期性闪烁的信号灯指示。计算每分钟闪烁的次数。它应该是 60 左右。如果是这样，那么多谐振荡器的脉冲频率是 1 Hz。

自激多谐振荡器
米。 2 三个逻辑元件上的多谐振荡器

将第二个容量相同的电容器与电容器 C1 并联。脉冲频率应减少约一半。通过增加电阻器的电阻可以实现脉冲频率的相同变化。检查这一点，然后用标称电阻为 1,5 ... 1,8 kOhm 的可变电阻替换电阻。现在，仅使用这个电阻，您就可以在 0,5 ... 20 Hz 范围内平滑地改变多谐振荡器的频率。最高频率将出现在电阻器完全从电路中移除的情况下，即微电路的引脚 8 和 1 将闭合。

如果电容的容量是1uF呢？在这种情况下，只有可变电阻器才能将多谐振荡器的频率从大约 300 Hz 更改为 10 kHz。为确保多谐振荡器在这样的频率下工作，必须用原声耳机（或耳机的胶囊）更换指示灯。这种自激多谐振荡器变体的工作原理是什么？让我们回到它的示意图（图2，a）。接通电源后，其中一个逻辑元件将比其他元件更快地进入两种可能状态中的一种，从而影响其余元件的状态。假设元素 DD1.2 是第一个处于单一状态的元素。其输出端的高电平信号通过未充电的电容器 C1 传输到元件 DD1.1 的输入端，结果该元件被设置为零。元件 DD1.3 处于相同状态，因为在其输入端存在高电压电平。

该器件的这种电状态是不稳定的，因为此时元件DD1.1的输入端的电压随着电容器C1通过电阻R1和元件DD1.3的输出电路充电而逐渐降低。一旦 DD1.1 元件的输入电压等于阈值，该元件将切换到单一状态，而 DD1.2 元件将切换到零。现在，电容器 C1 将开始通过元件 DD1.2 的输出端（此时其输出端电压为低）和来自元件 DD1 输出端的电阻器 R1.3 充电。很快，多谐振荡器第一个元件的输入电压将超过阈值，所有元件将切换到相反的状态。这就是在我们的多谐振荡器输出端形成电脉冲的方式——DD8 元件的输出端 1.3。然而，产生的脉冲也可以取自多谐振荡器的 6 输出元件 DD1.2 的输出

现在，在了解了三元件多谐振荡器的工作原理后，将元件 DD1.3 排除在外，并将电阻器的右侧（根据图表）输出切换到第一个元件的输出，如图 3 所示。 1.多谐振荡器变成了二元。通过将指示灯连接到其输出，您将确保生成的脉冲的频率保持不变 - XNUMX Hz。与以前版本的多谐振荡器一样，当安装其他额定值的部件时，它会发生变化。

自激多谐振荡器
图 3. 二元多谐振荡器

这个版本的脉冲发生器是如何工作的？与三元基本相同。例如，当元件DD1.1处于单态，元件DD1.2处于零态时，电容C1通过电阻R1和第二元件的输出充电。一旦第一个元件的输入电压达到阈值，两个元件就会切换到相反的状态，并且电容器开始通过第二个元件的输出电路、电阻器和第一个元件的输出电路再充电。当第一个元件的输入电压下降到阈值时，元件将切换回相反的状态。

不得不说，在K155LLZ微电路中，存在这样的例子，其逻辑元件在二元件多谐振荡器中工作不够稳定。在这种情况下，有必要在第一个元件的输入端和设备的公共导线之间包括一个电阻为 1,2 ... 2 kOhm（R2，在图 3 中用虚线表示）的电阻器。它在元件的输入端产生一个接近阈值电压的恒定电压，有利于整个多谐振荡器的启动和工作条件。多谐振荡器的此类变体广泛用于数字技术中，以生成各种频率和持续时间的脉冲。

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