什么是非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器？

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一種無需任何外部輸入即可產(chǎn)生連續(xù)方波輸出的電子電路。它也被稱為自由運(yùn)行振蕩器或張弛振蕩器，因?yàn)樗孕性趦蓚€(gè)不穩(wěn)定狀態(tài)之間切換。非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是與單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器和雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器并列的三種多諧振蕩器之一。

多諧振蕩器是一種具有兩種輸出狀態(tài)并可以在它們之間切換的電路。它通常由兩個(gè)通過反饋網(wǎng)絡(luò)交叉耦合的放大級(jí)組成。反饋網(wǎng)絡(luò)可以由有源元件（例如晶體管）或無源元件（例如電阻器和電容器）組成。反饋網(wǎng)絡(luò)決定多諧振蕩器的工作模式和振蕩頻率。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器沒有穩(wěn)定的輸出狀態(tài)，這意味著它不會(huì)在固定的時(shí)間內(nèi)保持在一種狀態(tài)。相反，它以恒定速率在兩種狀態(tài)之間交替，產(chǎn)生方波信號(hào)。方波的頻率和占空比可以通過改變反饋網(wǎng)絡(luò)中元件的值來調(diào)整。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的工作原理

當(dāng)電源打開時(shí)，考慮到觸發(fā)器最初被清零，那么反相器的o/p將為高電平。電容器的充電將使用兩個(gè)電阻器 R1 和 R2 完成。當(dāng)電容器的電壓高于 2/3 Vcc 時(shí)，較高比較器的輸出將為高電平，它會(huì)改變控制觸發(fā)器。因此控制觸發(fā)器的 Q o/p 將變?yōu)榈碗娖剑琎' 將變?yōu)榈碗娖礁叩摹Ｋ?a href="http://www.nxhydt.com/tags/逆變器/" target="_blank">逆變器的最終輸出為低電平。同時(shí)，Q1 晶體管導(dǎo)通，C1 電容器開始通過電阻器 R2 放電。

當(dāng)電容器的電壓< 1/3Vcc時(shí)，下比較器的o/p將為高電平，并且控制觸發(fā)器gets被設(shè)置為1。當(dāng)放電晶體管Q1截止時(shí)，電容器被充電并繼續(xù)這個(gè)過程過程。根據(jù) O/P 的狀態(tài)，輸出端的LE將會(huì)閃爍。當(dāng)?shù)碗妷菏┘釉贗C 的第 4 引腳（復(fù)位引腳）時(shí)，它會(huì)復(fù)位 IC。當(dāng)?shù)托盘?hào)施加到 Q2 晶體管的基極時(shí)，Q2 晶體管將通過電容器導(dǎo)通。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖分享

1、使用兩個(gè)BJT的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

使用兩個(gè)雙極結(jié)型晶體管（ BJT）的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基本電路圖如下所示：

該電路由兩個(gè)相同的晶體管Q1和Q2、兩個(gè)電容器C1和C2以及四個(gè)電阻器R1、R2、RC1和RC2組成。晶體管作為共發(fā)射極放大器連接，具有 100% 正反饋。電容器提供一個(gè)晶體管的集電極和另一個(gè)晶體管的基極之間的耦合。電阻器控制電容器的充電和放電以及晶體管的偏置。

2、使用運(yùn)算放大器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

使用運(yùn)算放大器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的基本電路圖如下所示：

現(xiàn)在，我們假設(shè)電路的輸出處于正飽和電壓，也是因?yàn)槲覀兎胖昧穗娮杵鱎3作為反饋，電流將開始流過電阻器R3，并且電容器將開始緩慢充電。

正如您在上圖中看到的，它以黑色虛線顯示。當(dāng)電容器充電達(dá)到上限閾值電壓時(shí)，輸出將從正飽和電壓切換到負(fù)飽和電壓。當(dāng)這種情況發(fā)生時(shí)，電容器將開始向負(fù)飽和電壓放電。現(xiàn)在，當(dāng)同相端的電壓略高于反相端的電壓時(shí)，輸出將再次從負(fù)飽和電壓切換到正飽和電壓。這樣通過充電和放電過程，該電路可以在輸出端產(chǎn)生非穩(wěn)態(tài)信號(hào)。

在該電路中，時(shí)間周期取決于電阻器和電容器的值。它還取決于運(yùn)算放大器的上限和下限閾值電壓。這就是基于運(yùn)算放大器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的工作原理。現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了基礎(chǔ)知識(shí)，我們可以繼續(xù)進(jìn)行電路的計(jì)算。

3、帶晶體管的20 kHz非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或振蕩器電路基于正反饋。我們可以使用運(yùn)算放大器、邏輯門或晶體管來設(shè)計(jì)這樣的電路。

在這里，我們可以依靠單個(gè)電容器和電阻器作為運(yùn)算放大器內(nèi)部的反饋，就像晶體管電路一樣，它可以在很寬的溫度、電壓和晶體管增益范圍內(nèi)工作。穩(wěn)定性非常好，電源電壓在6V到12V之間變化，頻率僅變化0.05%。我們可以通過改變 R1、R2 和 C 來改變頻率/時(shí)序。占空比可以根據(jù) R3 與 R 的比率進(jìn)行修改，電路為原理圖中所示的值提供 50%。

4、簡(jiǎn)單的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

產(chǎn)生兩種不穩(wěn)定狀態(tài)（高-低）的觸發(fā)器稱為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，這是一個(gè)奇特的名稱，可以說它是一個(gè)振蕩器。這種電路的基本原理是由兩個(gè)晶體管組成，每個(gè)晶體管的集電極的接線方式是試圖通過電容器使另一個(gè)晶體管的基極短路。

在電路上電之初，所有晶體管都處于開路狀態(tài)，兩個(gè)晶體管的基極都會(huì)被上拉，晶體管特性的細(xì)微差異會(huì)導(dǎo)致一個(gè)晶體管傾向于先觸發(fā)并短路另一個(gè)晶體管的基極一個(gè)電容器，使其導(dǎo)通，直到電容器飽和并輪流讓另一個(gè)晶體管交換狀態(tài)。這是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的示意圖，具有啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以確保電路始終處于非穩(wěn)態(tài)：

啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圍繞兩個(gè) 1N4148 二極管和一個(gè) 0.22uF 電容器構(gòu)建。如果沒有這個(gè)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器/觸發(fā)器電路可能會(huì)導(dǎo)致電源啟動(dòng)時(shí)鎖定故障，特別是在處理緩慢上升的電壓電源時(shí)。

5、基于555定時(shí)器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

通過在 555 定時(shí)器 IC 上添加兩個(gè)電阻（電路圖中的 RA 和 RB）和一個(gè)電容器（電路圖中的 C），可以設(shè)計(jì)一個(gè)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

適當(dāng)選擇這兩個(gè)電阻器和電容器（值），以便在輸出端子（引腳 3）處獲得所需的“ON”和“OFF”時(shí)序。因此基本上，輸出端的開和關(guān)時(shí)間（即輸出端的“高”和“低”狀態(tài)）取決于為 RA、RB 和 C 選擇的值。

6、帶2個(gè)LED的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

這是一個(gè)經(jīng)典的帶2個(gè)LED的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖。

當(dāng)左側(cè)晶體管(Q1) 導(dǎo)通時(shí)，左側(cè)發(fā)光二極管(LED)點(diǎn)亮。當(dāng)右側(cè)晶體管 (Q2) 導(dǎo)通時(shí)，右側(cè) LED 點(diǎn)亮。

電阻器 R1 和 R4 僅用于設(shè)置流過 LED 的電流。這意味著其余六個(gè)組件組成了振蕩器：Q1、Q2、C1、C2、R2 和 R3。

7、使用555定時(shí)器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

采用555定時(shí)器IC的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的設(shè)計(jì)和工作是通過電阻和運(yùn)算放大器完成的。555 定時(shí)器 IC提供從毫秒到小時(shí)的精確時(shí)間延遲。振蕩頻率可以通過小的修改手動(dòng)測(cè)量。

555 定時(shí)器 IC 是一種相對(duì)便宜、穩(wěn)定且用戶友好的集成電路，適用于非穩(wěn)態(tài)和單穩(wěn)態(tài)應(yīng)用的電路設(shè)計(jì)人員。第一個(gè) 555集成電路是由 Signetics 公司于 1971 年設(shè)計(jì)的，稱為 SE555 或 NE555。使用555 IC的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一個(gè)簡(jiǎn)單的振蕩電路產(chǎn)生連續(xù)脈沖。電路的頻率可以通過改變電阻器R1、R2和電容器C1的值來控制。

8、基于IC 555定時(shí)器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

最有用的定時(shí)器 IC 555被廣泛用作非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，無需任何觸發(fā)輸入即可生成連續(xù)輸出脈沖。該輸出脈沖持續(xù)時(shí)間和占空比取決于連接在放電引腳 (7) 和偏置然后閾值引腳 (6)、觸發(fā)引腳 (2) 之間的定時(shí)電阻器（R1 和 R2）。然后，定時(shí)電容器 (C) 連接在閾值引腳 (6) – 短路觸發(fā)引腳 (2) 和接地電源之間。通過改變?cè)撛刂担覀兛梢愿淖冚敵雒}沖持續(xù)時(shí)間和占空比。這是簡(jiǎn)單 IC 555 定時(shí)器無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路計(jì)算器，用于計(jì)算 R、C 或脈沖持續(xù)時(shí)間周期。

這種使用定時(shí)器 IC 555 構(gòu)建的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，可以稱為自由運(yùn)行多諧振蕩器，其中定時(shí)元件（電阻）R1、R2 和（電容）C1 不斷充電和放電，產(chǎn)生連續(xù)的振蕩周期。這里VCC引腳和復(fù)位引腳連接到正電源，R1電阻連接在放電引腳和正電源之間，R2電阻連接在放電引腳和短路閾值觸發(fā)引腳之間。 C 電容器連接在（THR、TR）引腳和 GND 之間。

電容器C開始通過電阻R1充電，然后通過引腳7和R2放電，當(dāng)電容器兩端的電壓達(dá)到電源（VCC）的2/3時(shí)，555定時(shí)器的內(nèi)部觸發(fā)器改變其狀態(tài)，這導(dǎo)致放電引腳 7 變?yōu)榈碗娖剑缓箅娙萜?C 開始通過電阻器 R2 和放電引腳 7 放電。當(dāng)電容器兩端的電壓下降到電源電壓 (VCC) 的 1/3 時(shí)，內(nèi)部觸發(fā)器再次改變其狀態(tài)，并且放電引腳 7 變?yōu)楦唠娖剑貜?fù)充電和放電循環(huán)，并在輸出引腳產(chǎn)生連續(xù)方波脈沖。

9、使用晶體管的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

上述電路是一個(gè)振蕩電路。假設(shè)最初晶體管T1處于導(dǎo)通狀態(tài)，T2處于截止?fàn)顟B(tài)。輸出2為邏輯電平，輸出1為邏輯低電平。當(dāng)電容器 c2 開始通過 R4 充電時(shí)，T2 基極的電位開始逐漸增加，直到 T2 開始導(dǎo)通。這會(huì)降低其集電極電位，并且 T1 基極的電位逐漸開始下降，直至完全截止。

現(xiàn)在，當(dāng) C1 通過 R1 充電時(shí)，晶體管 T1 基極的電位開始增加，最終驅(qū)動(dòng)導(dǎo)通，整個(gè)過程重復(fù)進(jìn)行。因此，輸出不斷重復(fù)或振蕩。除了使用 BJT 外，多諧振蕩器電路中還使用其他類型的晶體管。

10、使用邏輯門的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

最初，當(dāng)給定電源時(shí)，電容器未充電，并且邏輯低信號(hào)被饋送到非門的輸入。這導(dǎo)致輸出處于邏輯高電平。當(dāng)該邏輯高信號(hào)反饋到與門時(shí)，其輸出為邏輯1。電容器開始充電，非門的輸入電平增加，直到達(dá)到邏輯高閾值，并且輸出為邏輯低。

與門輸出再次處于邏輯低電平（邏輯低輸入被反饋），并且電容器開始放電，直到非門輸入處的電勢(shì)達(dá)到邏輯低閾值，并且輸出再次切換回邏輯高。

11、使用555定時(shí)器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

要在非穩(wěn)態(tài)模式下連接 555 定時(shí)器，請(qǐng)將引腳 2 和 6 短接，并在引腳 6 和 7 之間連接一個(gè)電阻。

最初，假設(shè)SR觸發(fā)器的輸出處于邏輯低電平。這會(huì)關(guān)閉晶體管，并且電容器開始通過 Ra 和 Rb 充電至 Vcc，從而使比較器 2 的輸入電壓一度超過 2/3Vcc 的閾值電壓，并且比較器輸出變高。這會(huì)導(dǎo)致 SR 觸發(fā)器設(shè)置為使定時(shí)器輸出處于邏輯低電平。

現(xiàn)在，晶體管被其基極的邏輯高信號(hào)驅(qū)動(dòng)至飽和。電容器開始通過Rb 放電，當(dāng)該電容器電壓降至1/3 Vcc 以下時(shí)，比較器C2 的輸出處于邏輯高電平。這會(huì)重置觸發(fā)器，并且定時(shí)器輸出再次處于邏輯高電平。