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1、,研讨-脉冲振荡器原理研究,缪静莹 周雨彤,研讨背景,01,研讨背景,在很多应用中需要产生周期性变化的脉冲信号，例如，闪烁的报警灯和节日装饰灯，报警提示声音，心脏起搏器等等，需要周期脉冲电压信号。利用动态元件和非线性电子元件结合起来可以产生周期脉冲信号输出。产生脉冲周期信号的电路称为脉冲振荡器或多谐振荡器。 以下是两个实际的振荡器电路例子。,三极管多谐振荡器,02,定性分析T1和T2状态反复翻转原因和过程,假设由于某种因素，三极管T2闭合，T1断开，电容C1有充电趋势，电容C2有放电趋势。,C1由9V电压源充电，abcf构成充电回路，由于T1闭合，cf间有0.7V电压，C1充电至Ubc=8.3
2、V充电完成。,C2经由adef构成放电回路，此时Vb1=Vde，C2放电至Vde=0.7V时，T1达到闭合条件，此时T1闭合，Vb2=Vcd=-8.3，T2断开。,之后C1放电，C2充电，过程循环往复。,a,b,c,d,e,f,定性分析T1和T2状态反复翻转原因和过程,a,b,c,d,e,f,C1（C2）两端电压,- 8.3V,0.7V,设电阻R1和R2的电阻值远大于1k（例如10k）， 写出每个三极管关断时其控制电压vb的表达式,a,b,c,d,e,f,选择元件参数 R1，R2，C1 和 C2， 使得 输出电压 v0 为周期为 1 秒、占空比为 50%的脉冲波,a,b,c,d,e,f,周期：
3、T=0.7C1R1+0.7C2R2=1,占空比：q=0.7C1R1/(0.7C1R1+0.7C2R2)=0.5,取C1=C2=10uF，R1=R2=71.4k,选择元件参数 R1，R2，C1 和 C2， 使得 输出电压 v0 为周期为 1 秒、占空比为 50%的脉冲波,仿真电路,示波器波形,选择元件参数 R1，R2，C1 和 C2， 使得 输出电压 v0 为周期为 1 秒、占空比为 50%的脉冲波,选择元件参数 R1，R2，C1 和 C2， 使得输出电压 v0 为周期为 1 秒、占空比为 20%的脉冲波,周期：T=0.7C1R1+0.7C2R2=1,占空比：q=0.7C1R1/(0.7C1R1
4、+0.7C2R2)=0.2,取C1=C2=10uF，R1=28.6k，R2=114.3k,仿真电路,选择元件参数 R1，R2，C1 和 C2， 使得输出电压 v0 为周期为 1 秒、占空比为 20%的脉冲波,选择元件参数 R1，R2，C1 和 C2， 使得输出电压 v0 为周期为 1 秒、占空比为 20%的脉冲波,如果将供电电源从 9V 改为 12V，会影响设计参数吗？,不会，周期和占空比只和电阻和电容的参数有关，与电压无关。改变电压只会影响输出波形的电压峰值。 右图即为12V电压下的输出波形。,为振荡器设计一种简单的应用,简易红绿灯： 利用多谐振荡器控制红灯和绿灯交替发亮的时间，如图：,晶闸
5、管振荡器,03,分析电容充放电的过程,电路接通后，电容C充电。,当电容充电至5V时，SCR接通，电容通过SCR放电。,当电容放电至0.2V时，SCR断开，电源给电容充电，过程循环往复。,写出当电路工作进入动态平衡状态时电压 v0 波形的一个周期的表达式。,设 R=510 k，若要求 v0 的周期为 1s，确定电容值 C,解得C=39.4uF,设 R=510 k，若要求 v0 的周期为 1s，确定电容值 C,仿真电路,示波器波形,利用比较器或运放将电压 v0 波形整形为更理想的矩形波,利用比较器或运放将电压 v0 波形整形为更理想的矩形波,为振荡器设计一种简单的应用,心脏起搏器： 利用晶闸管振荡器输出间断电流，如图：,总结与反思,04,总结与反思,利用一阶动态电路的三要素分析法，可以解决此类问题的分析计算问题。在此类振荡电路中，当非线性元件状态反复翻转多次以后，电路变量的变化达到一种动态平衡，即动态元件的能量交换达到动态平衡，变量波形具有周期性。分析时，当换路以后的时间大于 4 倍时间常数时，可以认为电路已经达到稳态，以此简化计算。 利用 EWB 的暂态分析或示波器可以仿真和观察电路的动态特性。仿真时需要调整时间步长，避免运算异常，得到准确波形。 实际中，脉冲振荡器还有一些其他电路形式，例如由滞回比较器、RC充放电电路组成的矩形波发生器，在日常生活中有许多应用。,谢谢大家!,
