這里介紹一種LC振蕩電路,其振蕩幅度能夠帶動TTL電路,其振蕩頻率為1Hz。1Hz的振蕩頻率,可以配合 耳機喇叭 和 LED發(fā)光二極管,讓人真正聽到、真正看到電路的振蕩現(xiàn)象,為電子發(fā)燒友們DIY搭建自己的TTL電路有一個好的開始。振蕩電路是模擬電路中最著名的一個電路之一。振蕩電路原理參見 高等教育出版社 《模擬電子技術基礎》 (童詩白,華成英)。這篇文章將從 工作電路 開始,逐步設計一個 振蕩電路。在每一步設計后都進行制作,并用制作過程中得到的經(jīng)驗進行下一步設計,直至成功設計和制作一個 振蕩電路。1. 共射放大電路(工作電路)晶體管的工作電路如圖。[電路圖]
晶體管選擇三極管 2N3904?;鶚O電阻 Rb 和 集電極電阻 Rc 用以將電壓變化轉(zhuǎn)換為電流變化。選擇合適的 基極電源 VBB 和 集電極電源 VCC,以及 Rb 和 Rc,以保證 2N3904 工作在放大狀態(tài)。晶體管 2N3904 的靜態(tài)特性(Static Characteristic)如圖。[特性圖]
橫軸為 集電極-發(fā)射極電壓 U_CE,縱軸為 集電極電流 I_C。特性圖為一曲線簇。我們在橫軸上取一點 VCC,在縱軸上取一點 VCC/Rc,連一直線截曲線簇為多個點。這樣在基極電流 I_B 線性變化的時候,集電極電流 I_C 在一定區(qū)間內(nèi)就也隨著 I_B 線性變化 而 線性變化。在這個區(qū)間內(nèi)就稱為沒有失真。為了減小飽和失真和截止失真,應當選擇較高的電源電壓。這里選擇 6V 直流電源。關于 電源電路 可以參見[電源電路]一文。
3. 工作點穩(wěn)定電路加發(fā)射極電阻 Re 形成負反饋抵消溫度影響,即工作點穩(wěn)定電路。[電路圖]
4. 電容耦合電路在信號源與放大電路、放大電路與負載間各加一個耦合電容 C1、C2,成為電容耦合電路。同時,要增加一個容量較大的旁路電容 Ce,對交流量進行旁路。[電路圖]
5. 電容反饋式振蕩電路將 LC振蕩電路 兩個電容的三個端分別接晶體管的三個極,得到 電容反饋式振蕩電路。這個振蕩電路用 LC振蕩、2N3904放大、電壓串聯(lián)組態(tài)反饋。[電路圖]
振蕩頻率:[公式]
調(diào)節(jié) C1、C2 和 L 可以調(diào)節(jié)振蕩頻率。這里 1Hz振蕩 頻率較低,應選擇較大的電容和電感:C1、C2 都選擇 5mF,L 選擇 10mH。根據(jù)振蕩電路起振條件[公式]
可得起振條件為:[公式]
β 為放大倍數(shù)、r_be 為基極-發(fā)射極內(nèi)阻、R_L 為負載電阻。用這個公式可以得到 集電極電阻 Rc 的值。這里 Rc 選擇 180Ω。應該提示:電路制作需要耐心調(diào)整數(shù)值。然而,各個元器件的最佳數(shù)值都還是有跡可循的。一般情況下,可以固定多數(shù)元器件,每次只調(diào)整一個或少數(shù)幾個元器件數(shù)值。因為要一直調(diào)整,不宜焊接,可用面包板或田字電路板(參見[田字電路板]一文。)進行。一些技巧值得提及:1. 用 多用電表??梢栽谶M行元器件調(diào)整時,測量電路各個位置的電流、電壓變化。首先保證 BE極電壓 起振,然后保證 C1 兩端電壓 起振。2. 用 LED發(fā)光二極管。LED要有一定導通電壓,因此應該作為負載接入在 C1 兩端與 C1 并聯(lián)。LED可以顯示出電壓的連續(xù)變化,體現(xiàn)為LED的逐漸變亮、逐漸變暗??纱?lián)10Ω電阻調(diào)節(jié)平均亮度使亮暗明顯。3. 用 耳機小喇叭。耳機小喇叭串聯(lián)一個小電阻也作為負載接入在 C1 兩端與 C1 并聯(lián)。可以聽到如同心跳一般的“撲通”聲。應串聯(lián)100Ω電阻以防電流過大。對于幅度較小的振蕩,LED不能夠顯示,這時用喇叭就能夠聽出振蕩發(fā)出的小聲音。另外,喇叭還可以更容易地聽出頻率的改變,這一點在 將多用電表換成LED和喇叭負載時、以及 調(diào)節(jié)旁路電容Ce時 尤其有用,能夠聽到將電表表筆或Ce一端拿出前后、甚至拿出之后距離逐漸增大或減小情況下的振蕩頻率變化。這一現(xiàn)象有助于找到振蕩頻率穩(wěn)定的元器件數(shù)值。基極電阻 Rb1 和 Rb2,為保證較小的基極電流,應該取較大的電阻。這里分別取 75KΩ 和 200KΩ。發(fā)射極電阻 Re,在一般情況下可以取較小值,如 10Ω。耦合電容 C3,對于 1Hz振蕩,應該選擇較大數(shù)值,如 220μF,以通過接近直流的交流成份。旁路電容 Ce,其作用是使交流成份迅速旁路到地,因此同理對于 1Hz振蕩,應當選取很大的值。這里用的是 倆個 10mF 大電容 串聯(lián) 而成的電容。一端接 E極,另一端接地。6. 1Hz振蕩電路![電路圖]
加聲光負載(喇叭節(jié)拍、LED閃爍)
6V電源電路 與 1Hz振蕩電路![實物圖]
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原文標題:晶體管 2N3904 設計 1Hz 振蕩電路!
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