01 單管振蕩器

一、電路來源

??在 吊打三極管 ^[1]^ 展示了一個由單個NPN三極管、兩個電阻，一個電容，一個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所呈現的“ 負阻抗 ”特性產生的間歇振蕩器現象。

??看到 Instructables ^[2]^ 網站上給出了另外一個簡單的振蕩電路（ Simplest Oscillator (Transmitter) ）。這個電路與上面的電路相同之處，都是 不按常理出牌 。下面這個電路從常理上來看，它不會產生振蕩的。

??那么這個電路是否真的能夠振蕩？它的工作原理又是什么呢？

二、構建電路

1、電路原理圖

??原網站給出的電路圖沒有給出電路中的元器件。下面電路圖中給出了實驗電路以及各元器件的參數。

2、搭建測試電路

??在面包板上搭建了上述簡單的實驗電路。那么它是否真的可以進行工作呢？

三、測試結果

1、基本振蕩波形

??打開+5V電源，動圈式喇叭中便發出蜂鳴聲音。電路震蕩的頻率并不是非常穩定，當手觸碰喇叭，或者面包板上的元器件的時候，振蕩頻率都會發生變化。

??可以看到實際施加在揚聲器上的波形是間歇高頻振蕩波形。這個高頻信號頻率與包絡線也會隨著喇叭的不同位置以及測試示波器探頭是否接入有關系。

??下面是示波器探頭不通過引線直接抵觸在三極管E級測試的的波形。

??使用示波器測量脈沖中高頻振蕩頻率，居然達到了驚人的315MHz ！這的確出乎人的意料。

2、更換電路器件參數

(1) 三極管

??將三極管9018更換成 8050，它的截止頻率為100MHz，低于上面測試脈沖高頻信號的頻率。更換之后，電路便沒有脈沖輸出了。

(2) 電容C1

??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) 揚聲器

??測試了兩款揚聲器。左邊的揚聲器的標稱阻抗為4歐姆，右邊的揚聲器的標稱阻抗也是4Ω。但是在接入電路之后，左邊的揚聲器沒有振蕩，右邊的揚聲器會產生震蕩。

??使用SmartTweezer測量兩個揚聲器的交流阻抗（10kHz下的電阻與電感）。可以看到兩個揚聲器的主要差別在于電感量不同。

? ● 左邊揚聲器：

???電阻：8.6Ω

???電感：230uH

? ● 右邊揚聲器：

???電阻：7.5Ω

???電感：64uH

02 問題分析

??上面的初步實驗驗證了上述振蕩電路的能夠工作，但問題來了：它為什么能夠工作？原理是什么？

??初步分析，這個電路應該是由揚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出“ 負阻 ”特性，再由電路中的 R1、C1與三極管基極的負阻抗特性組成了間歇振蕩電路。

??這種利用負阻抗特性形成的間歇振蕩器，最初在單結晶體管振蕩電路中應用最為廣泛。下面是基本的單結晶體管振蕩電路圖。

??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 應用到三極管以及揚聲器的雜散參數，因此不同的三極管與揚聲器對于高頻振蕩形成有影響。有的參數可以工作，有的不工作。