在立創開源硬件平臺看到一個有意思的會生氣的機器人:
上面寫著“不要生氣!”
動起來是這樣的效果,夠不夠生氣?
其實就是兩個燈輪流閃爍,是通過“多諧振蕩器電路”實現的,電路原理圖如下。
下面對這個電路進行分析,把原理講清楚。
一、電路說明
先簡化一下電路:
這個電路是一種多諧振蕩器電路,開關SW1閉合后,電路接通了電壓為3V的電源。
之后,三極管Q1和Q2會輪流導通和截止,產生持續震蕩,令兩個LED燈不斷閃爍。
二、原理分析
在電源開關SW1合上前,電容C1、C2兩端的電壓均為0。
合上電源開關SW1,在接通電源的瞬間,Q2B點、Q1B點的電壓在上拉電阻R1、R2的作用下從0開始抬升,理論上將會把三極管Q1和Q2同時導通。但由于三極管的性能參數差異,其中一個三極管會先導通。
假設Q1先導通,Q1的導通引起Q1C點的電壓下降,后續順序如下:
①Q1C點的電壓下降 => ②Q2B點的電壓下降(導致了Q2的截止) => ③Q2C點的電壓上升(導致了LED燈D2的熄滅) => ④Q1B點的電壓上升 => ⑤進一步使Q1C點的電壓下降(導致了LED燈D1的亮起)
Q1C點的電壓下降,進一步引起了自身電壓的下降。這就是振蕩電路中常說的“正反饋”啦。
我們說電容電壓不能突變,不是不變。之后電容C1左邊(Q1C點)的電壓幾乎為0,右邊(Q2B點)開始通過電阻R1從電源獲得電壓來充電。充電過程中三極管Q2的B極電壓逐漸升高,一直升高到能使Q2導通。
Q2導通后,Q2C點的電壓被拉低,LED燈D2被點亮。根據電容兩端電壓不能突變,這時Q1B點的電壓也由原來的高電壓被拉低,于是三極管Q1被關閉,LED燈D1熄滅。
再然后電容C2開始充電,充到電容C2的左邊(Q1B點)的電壓足以把三極管Q1打開。。。
如此循環,LED燈D1、D2交替亮起和熄滅。
用仿真圖,直觀地感受電路中各點的波形變化:
LED燈交替亮滅的周期T直接給公式,大家可以根據公式調整參數,改變閃爍的時間長短:
T = 0.69 * (R1 *C1 + R2 * C2)
注意:如果發現計算出來的理論值和實際值不相符,則調整公式中“0.69”這個參數。
三、擴展知識
這個電路也叫“多諧振蕩器”,為什么呢?
因為電路產生的是矩形波,“多諧”是指矩形波中除了基波成分外,還含有豐富的高次諧波成分。
還有一個叫法,因為電路產生矩形波,于是又叫做“矩形波發生器”。。。
這還沒完,它還叫“無穩態電路“。。。
因為電路產生了自激振蕩,總沒有一個穩定的狀態,看兩個LED燈閃來閃去就知道,它不會一直熄滅,也不會一直點亮。
四、最后
掌握了有趣的知識,就用它來做一些有意思的產品,享受玩電子的樂趣吧!
求點贊,下次再見!