??這是一個常見到的多諧振蕩電路,簡單而優雅。大家注意到,在LTSpice 仿真軟件中搭建的這個仿真電路中,R2,R3的阻值稍微相差一點點。這是為了能夠使得電路能夠震蕩起來。·如果這個電路左右器件參數都是一樣的,-那么該電路就無法起振了。今天通過仿真實驗,驗證一下這個電路的工作頻率隨著電源電壓之間的變化關系。根據近似的分析方法,這個電路振蕩頻率與電路的工作電壓沒有關系,只和電路中耦合電容以及三極管基極配置電阻的組織有關系。所以通常來講,工作電壓對于電路的振蕩頻率沒有影響。

??為了仿真電源對電路影響,電源參數,被設置成從0V線性上升到20V的變化電源,上升時間為 1秒鐘。觀察震蕩晶體管的集電極和基極的震蕩電壓波形。這是仿真獲得的電路震蕩電壓信號。上面是集電極電壓信號,隨著振蕩電路工作電壓增加,震蕩信號的幅值也隨之線性增加。基極反向偏置電壓幅值也是隨著工作電壓增加而上升。只是,在真實的三極管電路中,基極反向偏置電壓會受到三極管基極反向擊穿電壓的限制,當大于反向擊穿電壓制后,基極電壓信號就會維持在一個固定的數值了。

??下面將震蕩波形放大來看。可以看到集電極和基極信號變化有很大的區別。集電極信號一開始的上升是由集電極負載電阻在耦合電容上充電過程,充電過程非常快,很快就基本上充電到電源電壓。晶體管飽和時,對應的集電極低電平只有大約 0.1 V左右。藍色波形是晶體管基極電壓信號,基極反向偏置電壓,使得晶體管截止。這個電壓下降幅值,實際上是晶體管集電極電壓下降經過耦合電容施加在基極上的。這個充電過程是由基極電阻在耦合電容上充電過程,這個充電時間決定了振蕩電路的半個周期,一般情況下,這個時間可以近似表達為 log(2) 乘以 Rb Rc。與電路的工作電壓無關。

▲ 圖1.3.1 放大之后的震蕩波形??但是,如果考慮到基極的偏置電壓 Vbe 的影響,大約為 0.7V。那么這個充電過程的時間就會有變化。充電的終值近似為工作電壓 Vcc。充電起始電壓為 Vcc 減去 Vbe。電路翻轉電壓,近似為基極偏執電壓 Vbe。那么根據RC充電公式,可以知道對應的充電時間。這個時間就與 Vcc 有關系了。如果 Vbe近似等于0,那么這個公式就退化為上面的近似公式。

??下面根據電路中實際電阻電容參數,繪制出電路工作電壓從 1V 變化到 20V時,對應的震蕩半周期變化,可以看到電路震蕩周期隨著工作電壓的升高而下降,對應的振蕩頻率反過來也會隨著工作電壓上升而上升。

??這是根據仿真波形直接計算出震蕩周期的變化關系。因為仿真工作電壓也是從0V線性增加到 20V,所以這個曲線也反映了多諧振蕩電路震蕩周期與電源電壓之間的關系。這是電路振蕩周期,所以比起前面計算的時間要大一倍。但整體變化趨勢它們是一致的。這也驗證了前面理論分析的正確性。

??本文分析了多諧振蕩電路震蕩周期與工作電源之間的關系。仿真實驗數據驗證了理論分析的正確性。
