【導(dǎo)讀】對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上看到的一個(gè)最為簡(jiǎn)單的音頻振蕩電路進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)它的確具有工作可能性。并對(duì)于它的工作原理進(jìn)行初步分析。
01 單管振蕩器
一、電路來(lái)源
在 吊打三極管[1] 展示了一個(gè)由單個(gè)NPN三極管、兩個(gè)電阻，一個(gè)電容，一個(gè)LED和9V干電池組成的LED閃爍振蕩電路。它是利用了三極管反向擊穿時(shí)所呈現(xiàn)的“負(fù)阻抗”特性產(chǎn)生的間歇振蕩器現(xiàn)象。
圖1.1.1 電路工作示意動(dòng)圖
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今天（2021-09-26）看到 Instructables[2] 網(wǎng)站上給出了另外一個(gè)簡(jiǎn)單的振蕩電路（ Simplest Oscillator (Transmitter) ）。這個(gè)電路與上面的電路相同之處，都是不按常理出牌。下面這個(gè)電路從常理上來(lái)看，它不會(huì)產(chǎn)生振蕩的。
圖1.1.2 簡(jiǎn)單音頻振蕩電路
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那么這個(gè)電路是否真的能夠振蕩？它的工作原理又是什么呢？
二、構(gòu)建電路
1、電路原理圖
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原網(wǎng)站給出的電路圖沒(méi)有給出電路中的元器件。下面電路圖中給出了實(shí)驗(yàn)電路以及各元器件的參數(shù)。
圖1.2.0 電路圖原理圖以及原器件參數(shù)
2、搭建測(cè)試電路
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在面包板上搭建了上述簡(jiǎn)單的實(shí)驗(yàn)電路。那么它是否真的可以進(jìn)行工作呢？
圖1.2.1 :面包板上搭建的實(shí)驗(yàn)電路
三、測(cè)試結(jié)果
1、基本振蕩波形
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打開(kāi)+5V電源，動(dòng)圈式喇叭中便發(fā)出蜂鳴聲音。電路震蕩的頻率并不是非常穩(wěn)定，當(dāng)手觸碰喇叭，或者面包板上的元器件的時(shí)候，振蕩頻率都會(huì)發(fā)生變化。
圖1.2.2 電路中三極管的發(fā)射極（藍(lán)色）與基極（青色）電壓波形
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可以看到實(shí)際施加在揚(yáng)聲器上的波形是間歇高頻振蕩波形。這個(gè)高頻信號(hào)頻率與包絡(luò)線也會(huì)隨著喇叭的不同位置以及測(cè)試示波器探頭是否接入有關(guān)系。
圖1.2.3 單個(gè)脈沖內(nèi)的高頻振蕩波形
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下面是示波器探頭不通過(guò)引線直接抵觸在三極管E級(jí)測(cè)試的的波形。
圖1.2.4 DJ個(gè)脈沖內(nèi)的高頻信號(hào)
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使用示波器測(cè)量脈沖中高頻振蕩頻率，居然達(dá)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(shù)
(1) 三極管
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將三極管9018更換成 8050，它的截止頻率為100MHz，低于上面測(cè)試脈沖高頻信號(hào)的頻率。更換之后，電路便沒(méi)有脈沖輸出了。
(2) 電容C1
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更換電容C1，可以改變脈沖低頻成分的頻率。增加C1，低頻頻率降低；減少C1，增加低頻頻率。
(3) 揚(yáng)聲器
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測(cè)試了兩款揚(yáng)聲器。左邊的揚(yáng)聲器的標(biāo)稱(chēng)阻抗為4歐姆，右邊的揚(yáng)聲器的標(biāo)稱(chēng)阻抗也是4Ω。但是在接入電路之后，左邊的揚(yáng)聲器沒(méi)有振蕩，右邊的揚(yáng)聲器會(huì)產(chǎn)生震蕩。
131.不同的揚(yáng)聲器
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使用SmartTweezer測(cè)量?jī)蓚€(gè)揚(yáng)聲器的交流阻抗（10kHz下的電阻與電感）。可以看到兩個(gè)揚(yáng)聲器的主要差別在于電感量不同。
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● 左邊揚(yáng)聲器：
???電阻：8.6Ω
???電感：230uH
? ● 右邊揚(yáng)聲器：
???電阻：7.5Ω
???電感：64uH
02 問(wèn)題分析
上面的初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述振蕩電路的能夠工作，但問(wèn)題來(lái)了：它為什么能夠工作？原理是什么？
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初步分析，這個(gè)電路應(yīng)該是由揚(yáng)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。形成高頻振蕩之后，三極管的基極輸入電阻也呈現(xiàn)出“負(fù)阻”特性，再由電路中的 R1、C1與三極管基極的負(fù)阻抗特性組成了間歇振蕩電路。
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這種利用負(fù)阻抗特性形成的間歇振蕩器，最初在單結(jié)晶體管振蕩電路中應(yīng)用最為廣泛。下面是基本的單結(jié)晶體管振蕩電路圖。
圖2.1 單結(jié)晶體管振蕩電路
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上述電路的工作的基本條件就是需要能夠形成高頻振蕩，之后才能夠形成音頻振蕩。而高頻振蕩中需要 應(yīng)用到三極管以及揚(yáng)聲器的雜散參數(shù)，因此不同的三極管與揚(yáng)聲器對(duì)于高頻振蕩形成有影響。有的參數(shù)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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