不按常理出牌的振蕩電路
發布時間：2021-10-13 來源：卓晴 責任編輯：wenwei
【導讀】對於網絡上看到的一個最為簡單的音頻振蕩電路進行測試，發現它的確具有工作可能性。並對於它的工作原理進行初步分析。
01 單管振蕩器
一、電路來源
在 吊打三極管[1] 展示了一個由單個NPN三極管、兩個電阻，一個電容，一個LED和9V幹電池組成的LED閃爍振蕩電路。它是利用了三極管反向擊穿時所呈現的“負阻抗”特性產生的間歇振蕩器現象。
圖1.1.1 電路工作示意動圖
今天（2021-09-26）看到 Instructables[2] 網站上給出了另外一個簡單的振蕩電路（ Simplest Oscillator (Transmitter) ）。這個電路與上麵的電路相同之處，都是不按常理出牌。下麵這個電路從常理上來看，它不會產生振蕩的。
圖1.1.2 簡單音頻振蕩電路
那麼這個電路是否真的能夠振蕩？它的工作原理又是什麼呢？
二、構建電路
1、電路原理圖
原網站給出的電路圖沒有給出電路中的元器件。下麵電路圖中給出了實驗電路以及各元器件的參數。
圖1.2.0 電路圖原理圖以及原器件參數
2、搭建測試電路
在麵包板上搭建了上述簡單的實驗電路。那麼它是否真的可以進行工作呢？
圖1.2.1 :麵包板上搭建的實驗電路
三、測試結果
1、基本振蕩波形
打開+5V電dian源yuan，動dong圈quan式shi喇la叭ba中zhong便bian發fa出chu蜂feng鳴ming聲sheng音yin。電dian路lu震zhen蕩dang的de頻pin率lv並bing不bu是shi非fei常chang穩wen定ding，當dang手shou觸chu碰peng喇la叭ba，或huo者zhe麵mian包bao板ban上shang的de元yuan器qi件jian的de時shi候hou，振zhen蕩dang頻pin率lv都dou會hui發fa生sheng變bian化hua。
圖1.2.2 電路中三極管的發射極（藍色）與基極（青色）電壓波形
keyikandaoshijishijiazaiyangshengqishangdeboxingshijianxiegaopinzhendangboxing。zhegegaopinxinhaopinlvyubaoluoxianyehuisuizhelabadebutongweizhiyijiceshishiboqitantoushifoujieruyouguanxi。
圖1.2.3 單個脈衝內的高頻振蕩波形
下麵是示波器探頭不通過引線直接抵觸在三極管E級測試的的波形。
圖1.2.4 DJ個脈衝內的高頻信號
使用示波器測量脈衝中高頻振蕩頻率，居然達到了驚人的315MHz ！這的確出乎人的意料。
圖1.2.5 高頻波形
2、更換電路器件參數
(1) 三極管
將三極管9018更換成 8050，它的截止頻率為100MHz，低於上麵測試脈衝高頻信號的頻率。更換之後，電路便沒有脈衝輸出了。
(2) 電容C1
更換電容C1，可以改變脈衝低頻成分的頻率。增加C1，低頻頻率降低；減少C1，增加低頻頻率。
(3) 揚聲器
測試了兩款揚聲器。左邊的揚聲器的標稱阻抗為4歐姆，右邊的揚聲器的標稱阻抗也是4Ω。但是在接入電路之後，左邊的揚聲器沒有振蕩，右邊的揚聲器會產生震蕩。
131.不同的揚聲器
使用SmartTweezer測量兩個揚聲器的交流阻抗（10kHz下的電阻與電感）。可以看到兩個揚聲器的主要差別在於電感量不同。
● 左邊揚聲器：
電阻：8.6Ω
電感：230uH
● 右邊揚聲器：
電阻：7.5Ω
電感：64uH
02 問題分析
上麵的初步實驗驗證了上述振蕩電路的能夠工作，但問題來了：它為什麼能夠工作？原理是什麼？
初步分析，這個電路應該是由揚聲器及其引線中的電感成分，與三極管的Cbe，Cbc雜散電容形成了單管電容振蕩電路。形成高頻振蕩之後，三極管的基極輸入電阻也呈現出“負阻”特性，再由電路中的 R1、C1與三極管基極的負阻抗特性組成了間歇振蕩電路。
這種利用負阻抗特性形成的間歇振蕩器，最初在單結晶體管振蕩電路中應用最為廣泛。下麵是基本的單結晶體管振蕩電路圖。
圖2.1 單結晶體管振蕩電路
上述電路的工作的基本條件就是需要能夠形成高頻振蕩，之後才能夠形成音頻振蕩。而高頻振蕩中需要 應用到三極管以及揚聲器的雜散參數，因此不同的三極管與揚聲器對於高頻振蕩形成有影響。有的參數可以工作，有的不工作。
參考資料
[1]吊打三極管: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109474940
[2]Instructables: https://www.instructables.com/
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