今天给大家分享的是：BJT 非稳态多谐振荡器

一、 BJT 非稳态多谐振荡器

非稳态多谐振荡器也称为自由运行多谐振荡器，因为它在开启期间在两个不同的输出电压电平之间交替。输出在每一个电压电平上保持一段确定的时间。非稳态多谐振荡器有两个输出，但没有输入。

如下图所示，非稳态多谐振荡器基本上是两个带有再生反馈的放大器电路。其中一个放大器导通，而另一个则截止。该电路将使用 3.3V 至 9V 的直流电源供电。

BJT 非稳态多谐振荡器

二、 BJT 非稳态多谐振荡器工作原理

1、反向输出

该电路连续地从一种状态（Q1 开启和 Q 2 关闭）切换到另一种状态（Q1 关闭和 Q2 开启），然后以 RC 定时组件 C1/R2 和 C2/R3 确定的速率再次切换回来。该电路在其两个晶体管集电极产生两个反相方波信号，其幅度几乎等于其电源电压。如下图所示。

反相输出

2、不稳定运行

假设在开启时 Q1 处于高导通状态，而 Q2 处于关闭状态。Q1 的集电极几乎为零伏，C1 的左侧板也是如此。因为此时 Q2 处于关闭状态，它的集电极将处于电源电压，其基极将处于几乎为零的电位，与 Q1 集电极相同，因为 C1 仍然未充电，并且它的两个极板处于相同的电位。

非稳态多谐振荡器（Q 1导通）

C1 现在开始通过 R2 充电，其右侧极板变得越来越正，直到达到大约 +0.6V 的电压。由于电容的这个极板也连接到 Q2 的基极，因此 Q2晶体管将开始大量导通。现在，通过 Q2 的快速增加的集电极电流导致 R4 两端的电压下降，Q2 集电极电压下降，导致 C2 右侧板的电位迅速下降。

电容的本质是当一个极板的电压快速变化时，另一极板也经历类似的快速变化，因此当 C2 的右侧极板从电源电压迅速下降到几乎为零时，左侧极板必须下降在电压相似的量。

非稳态多谐振荡器（Q 2导通）

在 Q1 导通时，其基极约为 0.6V，因此当 Q2 导通时，Q1 基极下降至 0.6 -9V = -8.4V，负电压几乎等于 +9V 电源电压的负电压并与之相反。

这会迅速关闭 Q1，导致其集电极电压迅速上升。由于电容一个极板上的突然电压变化会导致另一极板发生类似量的变化，因此 Q1 集电极的这种突然上升通过 C1 传输到 Q2 基极，导致 Q2 在 Q1 关闭时快速打开，两个输出都发生了状态变化。

然而，这种新状态不会持续。C2 现在开始通过 R3 充电，一旦左侧板（Q1 基极）上的电压达到约 +0.6V，就会发生另一次快速的状态变化。这种开关动作产生了下图的集电极和基极波形。

开关动作

下面非稳态多谐振荡器电路仿真波形：

三、频率计算

电路以这种方式不断改变状态，在每个集电极上产生一个方波。可以计算振荡频率，因为相关电容充分充电以发生状态变化的时间约为 0.7CR，并且由于每个周期发生两次状态变化，周期时间 T 将为：

周期时间

如果 C1 = C2 且 R2 = R3，则标记空间比将为 1:1，在这种情况下，振荡频率将为：

振荡频率

例子

使用 C=100nF 和 R=33K 的时序分量，标记/空间比为 1:1 的非稳态多谐振荡器的频率是多少？

频率

四、改进 BJT 非稳态多谐振荡器以改善上升时间

基本非稳态电路的是一个问题是：当每个晶体管关闭时，上述电容1作用会减慢电压的上升，从而产生方波弯曲上升沿，如下图所示。

这可以通过下图的修改的电路来克服这个问题：

改进 BJT 非稳态多谐振荡器

每次 Q2 的集电极电压随着晶体管关闭而变高时，D2 变为反向偏置，从而将 Q2 与 C2 充电的影响隔离开来。C2 的充电电流现在由 R5 而不是 R6 提供。Q1 在其“关闭”期间的作用是相似的。

显示上升时间改善的不稳定输出

上图所示的Q1和Q2 集电极的输出波形表明，修改的电路实现了上升时间的改进。

五、变频非稳态

如果下图所示，改变工作频率。

变频 BJT 非稳态

通过改变 Q1，R3 和 R4 顶部的电压会发生变化，因此无论使用何种占空比，只有频率会改变，而占空比则保持不变。

六、可变标记与空间比率

下显示了通过使用电位代替可变电阻来实现具有一定程度的可变标记空间比的非稳态。

可变标记空间比的非稳态