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。它也被稱為自由運行振蕩器或張弛振蕩器，因為它自行在兩個不穩(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。它通常由兩個通過反饋網(wǎng)絡(luò)交叉耦合的放大級組成。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)，這意味著它不會在固定的時間內(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。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

當電源打開時，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電阻器 R1 和 R2 完成。當電容器的電壓高于 2/3 Vcc 時，較高比較器的輸出將為高電平，它會改變控制觸發(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.3532n.com/tags/逆變器/" target="_blank">逆變器的最終輸出為低電平。同時，Q1 晶體管導通，C1 電容器開始通過電阻器 R2 放電。

當電容器的電壓< 1/3Vcc時，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。當放電晶體管Q1截止時，電容器被充電并繼續(xù)這個過程過程。根據(jù) O/P 的狀態(tài)，輸出端的LE將會閃爍。當?shù)碗妷菏┘釉贗C 的第 4 引腳（復位引腳）時，它會復位 IC。當?shù)托盘柺┘拥?Q2 晶體管的基極時，Q2 晶體管將通過電容器導通。

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖分享

1、使用兩個BJT的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

使用兩個雙極結(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：

該電路由兩個相同的晶體管Q1和Q2、兩個電容器C1和C2以及四個電阻器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。電容器提供一個晶體管的集電極和另一個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、使用運算放大器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

使用運算放大器的非穩(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，也是因為我們放置了電阻器R3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。當電容器充電達到上限閾值電壓時，輸出將從正飽和電壓切換到負飽和電壓。當這種情況發(fā)生時，電容器將開始向負飽和電壓放電。現(xiàn)在，當同相端的電壓略高于反相端的電壓時，輸出將再次從負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。

在該電路中，時間周期取決于電阻器和電容器的值。它還取決于運算放大器的上限和下限閾值電壓。這就是基于運算放大器的非穩(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，我們可以繼續(xù)進行電路的計算。

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。我們可以使用運算放大器、邏輯門或晶體管來設(shè)計這樣的電路。

在這里，我們可以依靠單個電容器和電阻器作為運算放大器內(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/時序。占空比可以根據(jù) R3 與 R 的比率進行修改，電路為原理圖中所示的值提供 50%。

4、簡單的非穩(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，這是一個奇特的名稱，可以說它是一個振蕩器。這種電路的基本原理是由兩個晶體管組成，每個晶體管的集電極的接線方式是試圖通過電容器使另一個晶體管的基極短路。

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

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

5、基于555定時器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

通過在 555 定時器 IC 上添加兩個電阻（電路圖中的 RA 和 RB）和一個電容器（電路圖中的 C），可以設(shè)計一個非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器。

適當選擇這兩個電阻器和電容器（值），以便在輸出端子（引腳 3）處獲得所需的“ON”和“OFF”時序。因此基本上，輸出端的開和關(guān)時間（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LED的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

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

當左側(cè)晶體管(Q1) 導通時，左側(cè)發(fā)光二極管(LED)點亮。當右側(cè)晶體管 (Q2) 導通時，右側(cè) LED 點亮。

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

7、使用555定時器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

采用555定時器IC的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的設(shè)計和工作是通過電阻和運算放大器完成的。555 定時器 IC提供從毫秒到小時的精確時間延遲。振蕩頻率可以通過小的修改手動測量。

555 定時器 IC 是一種相對便宜、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)計人員。第一個 555集成電路是由 Signetics 公司于 1971 年設(shè)計的，稱為 SE555 或 NE555。使用555 IC的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器是一個簡單的振蕩電路產(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定時器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

最有用的定時器 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) 之間的定時電阻器（R1 和 R2）。然后，定時電容器 (C) 連接在閾值引腳 (6) – 短路觸發(fā)引腳 (2) 和接地電源之間。通過改變該元素值，我們可以改變輸出脈沖持續(xù)時間和占空比。這是簡單 IC 555 定時器無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路計算器，用于計算 R、C 或脈沖持續(xù)時間周期。

這種使用定時器 IC 555 構(gòu)建的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，可以稱為自由運行多諧振蕩器，其中定時元件（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，當電容器兩端的電壓達到電源（VCC）的2/3時，555定時器的內(nèi)部觸發(fā)器改變其狀態(tài)，這導致放電引腳 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。當電容器兩端的電壓下降到電源電壓 (VCC) 的 1/3 時，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貜统潆姾头烹娧h(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

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

現(xiàn)在，當 C1 通過 R1 充電時，晶體管 T1 基極的電位開始增加，最終驅(qū)動導通，整個過程重復進行。因此，輸出不斷重復或振蕩。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，當給定電源時，電容器未充電，并且邏輯低信號被饋送到非門的輸入。這導致輸出處于邏輯高電平。當該邏輯高信號反饋到與門時，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達到邏輯低閾值，并且輸出再次切換回邏輯高。

11、使用555定時器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

要在非穩(wěn)態(tài)模式下連接 555 定時器，請將引腳 2 和 6 短接，并在引腳 6 和 7 之間連接一個電阻。

最初，假設(shè)SR觸發(fā)器的輸出處于邏輯低電平。這會關(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。這會導致 SR 觸發(fā)器設(shè)置為使定時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驅(qū)動至飽和。電容器開始通過Rb 放電，當該電容器電壓降至1/3 Vcc 以下時，比較器C2 的輸出處于邏輯高電平。這會重置觸發(fā)器，并且定時器輸出再次處于邏輯高電平。