多諧振蕩器雙閃燈電路設(shè)計(jì)與制作

1、多諧振蕩器雙閃燈電路設(shè)計(jì)與制作南昌理工學(xué)院 張呈 張海峰我們主張，電子初學(xué)者要采用萬能板焊接電子制作作品，因?yàn)檫@種電子制作方法，不僅能培養(yǎng)電子愛好者的焊接技術(shù)，還能提高他們識(shí)別電路圖和分析原理圖的能力，為日后維修、設(shè)計(jì)電子產(chǎn)品打下堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。上一篇文章電路模型設(shè)計(jì)與制作我們重點(diǎn)介紹了電路模型的概念以及電流、電壓、電阻、發(fā)光二極管、輕觸開關(guān)等基本知識(shí)，并完成了電路模型的設(shè)計(jì)與制作，通過成功調(diào)試與測試產(chǎn)品參數(shù)，進(jìn)一步掌握了電子基礎(chǔ)知識(shí)。本文將通過設(shè)計(jì)與制作多諧振蕩器雙閃燈，掌握識(shí)別與檢測電阻、電容、二極管、三極管。掌握識(shí)別簡單的電路原理圖，能夠?qū)⒃韴D上的符號(hào)與實(shí)際元件一一對(duì)應(yīng)，能準(zhǔn)確判斷上述元件

2、的屬性、極性。一、多諧振蕩器雙閃燈電路功能介紹圖1 多諧振蕩器雙閃燈成品圖多諧振蕩器雙閃燈電路，來源于汽車的雙閃燈電路，是經(jīng)典的互推互挽電路，通電后LED1和LED2交替閃爍，也就是兩個(gè)發(fā)光二極管輪流導(dǎo)通。完成本作品的目的是為了掌握識(shí)別與檢測電阻、電容、二極管、三極管。掌握識(shí)別簡單的電路原理圖，能夠?qū)⒃韴D上的符號(hào)與實(shí)際元件一一對(duì)應(yīng)，能準(zhǔn)確判斷上述元件的屬性、極性。該電路是一個(gè)典型的自激多諧振蕩電路，電路設(shè)計(jì)簡單、易懂、趣味性強(qiáng)、理論知識(shí)豐富，特別適合初學(xué)者制作。二、原理圖圖2 多諧振蕩器雙閃燈原理圖三、工作原理本電路由電阻、電容、發(fā)光二極管、三極管構(gòu)成典型的自激多諧振蕩電路。在上篇

3、文章中介紹了電阻、和發(fā)光二極管，本文只介紹電容和三極管。1、電容器的識(shí)別電容器,簡稱電容，用字母C表示，國際單位是法拉，簡稱法，用F表示，在實(shí)際應(yīng)用中，電容器的電容量往往比1法拉小得多，常用較小的單位，如微法(F)、皮法(pF)等，它們的關(guān)系是：1法拉(F)=1000000微法(F)，1微法(F)=1000000皮法(pF)。本的套件中使用了2個(gè)10F的電解電容，引腳長的為正，短的為負(fù)；旁邊有一條白色的為負(fù)，另一引腳為正。電容上標(biāo)有耐壓值上25V，容量是10F。2、三極管的識(shí)別三極管，全稱應(yīng)為半導(dǎo)體三極管，也稱雙極型晶體管，晶體三極管，是一種電流控制電流的半導(dǎo)體器件。其作用是把微弱信號(hào)放大成幅

4、值較大的電信號(hào), 也用作無觸點(diǎn)開關(guān)，俗稱開關(guān)管。套件中使用的是NPN型的三極管9013，當(dāng)把有字的面向自己，引腳朝下，總左往右排列是發(fā)射極E，基極B，集電極C。如圖3所示。圖3 三極管的引腳圖晶體三極管具有電流放大作用，其實(shí)質(zhì)是三極管能以基極電流微小的變化量來控制集電極電流較大的變化量。這是三極管最基本的和最重要的特性。我們將Ic/Ib的比值稱為晶體三極管的電流放大倍數(shù)，用符號(hào)“”表示。電流放大倍數(shù)對(duì)于某一只三極管來說是一個(gè)定值，但隨著三極管工作時(shí)基極電流的變化也會(huì)有一定的改變。晶體三極管的三種工作狀態(tài)：（1）截止?fàn)顟B(tài)當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓小于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，基極電流為零，集電極

5、電流和發(fā)射極電流都為零，三極管這時(shí)失去了電流放大作用，集電極和發(fā)射極之間相當(dāng)于開關(guān)的斷開狀態(tài)，我們稱三極管處于截止?fàn)顟B(tài)。（2）放大狀態(tài)當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并處于某一恰當(dāng)?shù)闹禃r(shí)，三極管的發(fā)射結(jié)正向偏置，集電結(jié)反向偏置，這時(shí)基極電流對(duì)集電極電流起著控制作用，使三極管具有電流放大作用，其電流放大倍數(shù)Ic/Ib，這時(shí)三極管處放大狀態(tài)。（3）飽和導(dǎo)通狀態(tài)：當(dāng)加在三極管發(fā)射結(jié)的電壓大于PN結(jié)的導(dǎo)通電壓，并當(dāng)基極電流增大到一定程度時(shí)，集電極電流不再隨著基極電流的增大而增大，而是處于某一定值附近不怎么變化，這時(shí)三極管失去電流放大作用，集電極與發(fā)射極之間的電壓很小，集電極和發(fā)射極之間相

6、當(dāng)于開關(guān)的導(dǎo)通狀態(tài)。三極管的這種狀態(tài)我們稱之為飽和導(dǎo)通狀態(tài)。根據(jù)三極管工作時(shí)各個(gè)電極的電位高低，就能判別三極管的工作狀態(tài)，因此，在電子產(chǎn)品調(diào)試過程中，用萬用表測量三極管各腳的電壓，從而判別三極管的工作情況和工作狀態(tài)。3、多諧振蕩電路工作原理自激多諧振蕩器也叫無穩(wěn)態(tài)電路，兩管的集電極各有一個(gè)電容分別接到另一管子的基極,起到交流耦合作用,形成正反饋電路。本電路即為無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩電路，圖2中兩個(gè)三極V1、V2工作在飽和與截止兩個(gè)狀態(tài)之間交替變換工作，即V1飽和則V2截止，V1截止則V2飽和，二種狀態(tài)周期性的互換，V1、V2的集電極輸出波形似近方波。當(dāng)VCC接上瞬間，V1、V2分別由R2、R1獲得正向

7、偏壓，同時(shí)C1、C2亦分別經(jīng)D1、R3，D2、R4充電，如圖4所示。圖4 當(dāng)VCC通電瞬間由于V1、V2的特性無法百分之百相同，假設(shè)某一三極管V1之電流增益比另一個(gè)三極管V2高，則V1會(huì)比V2先進(jìn)入飽和狀態(tài)，而當(dāng)V1飽和時(shí)，C1由 VCC、R1、 V1 CE構(gòu)成放電回路放電。在V2 BE極形成反向偏壓，即A點(diǎn)電壓為負(fù)（大概-2V左右），促使V2截止V1導(dǎo)通。由于c、e極之間此時(shí)是通的，所以c極處電位接近于負(fù)極（我們的圖中是接地，就是接近于0V），由于電容C1的耦合作用，V2基極電壓接近于負(fù)極不會(huì)產(chǎn)生基極電流，即Ib=0A則V1 ec之間斷開，同時(shí)C2經(jīng)D2、R4及V1的BE

8、極于短時(shí)間內(nèi)完成充電至VCC，如圖5所示。圖5 C1放電，C2充電回路 V1 導(dǎo)通、Q2截止的情形并不是穩(wěn)定的，當(dāng)C1放電完后，電容C1由VCC經(jīng)R1、V1CE極反向充電，當(dāng)充到0.7V時(shí)，即A點(diǎn)電壓大概為0.7V，此時(shí)V2獲得偏壓而進(jìn)入飽和導(dǎo)通狀態(tài)，C2由VCC經(jīng)R2、V2CE極放電。同樣地，造成V1 BE反向偏壓， V1截止，C1由VCC經(jīng)D1、R1及V2B-E極于短時(shí)間充至VCC。       圖6 C2放電，C1充電回路同理，C2放完電后，電容C2由VCC經(jīng)R3、V2CE極反向充電，當(dāng)充到0.7V

9、時(shí)，即B點(diǎn)電壓大概為0.7V，V1經(jīng)R2獲得偏壓而導(dǎo)通，V2 截止。 如此反覆循環(huán)下去，所有兩個(gè)LED交替閃爍。改變電阻R1、R2阻值或電容C1、C2的容量可以改LED閃爍的速度。四、元件清單及實(shí)物圖多諧振蕩器雙閃燈電路設(shè)計(jì)與制作套件序號(hào)名稱代號(hào)規(guī)格數(shù)量備注1電阻R1,R2100K22電阻R3,R41k23發(fā)光二極管D1,D23MM24電解電容C1,C225V/10UF25三極管V1,V2901326萬能板玻纖板7*917 8專用銅導(dǎo)線0.5銅導(dǎo)線19焊錫凱納0.81 圖7 元器件清單實(shí)物圖五、安裝與調(diào)試雙閃燈電路安裝比較簡單，參考電路原理圖，發(fā)光二極管D1，電阻

10、R3，電容C1，三極管V1，電阻R1，電阻R2，發(fā)光二極管D2，電阻R4，電容C2，三極管V2的順序安裝，成功后，接上5V直流電壓，或者用三節(jié)5號(hào)電池供電。如圖8所示。圖8 通電后的實(shí)物圖正常情況下，可以觀察到二只LED發(fā)光二極管輪流閃爍，如果沒有出現(xiàn)我們需要的功能，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面調(diào)試、檢修。1、檢測焊接線路是否正常連通，可用萬用表檢測每條線路是否導(dǎo)通。因?yàn)槌醮魏附拥臅r(shí)候，經(jīng)常出現(xiàn)虛焊、假焊、漏焊等焊接故障。2、檢測每個(gè)元件是否安裝正確，特別是發(fā)光二極管的正負(fù)極性是否正確。3、用萬用表測試電源電壓是否正常。4、發(fā)光二極管的限流電阻是否用錯(cuò)，初學(xué)者容易把1k歐姆的電阻與100K歐姆的電阻搞混了。5、測試下電容C1、C2的負(fù)極的電壓是否改變，如果沒有改變要檢測三極管是否焊接正確。經(jīng)過上面幾個(gè)步驟的檢