DIY搭建自己的TTL振荡电路

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这里介绍一种LC振荡电路，其振荡幅度能够带动TTL电路，其振荡频率为1Hz。1Hz的振荡频率，可以配合 耳机喇叭 和 LED发光二极管，让人真正听到、真正看到电路的振荡现象，DIY搭建自己的TTL电路有一个好的开始。

振荡电路是模拟电路中最著名的一个电路之一。振荡电路原理参见 高等教育出版社 《模拟电子技术基础》 (童诗白，华成英)。这篇文章将从 工作电路 开始，逐步设计一个 振荡电路。在每一步设计后都进行制作，并用制作过程中得到的经验进行下一步设计，直至成功设计和制作一个 振荡电路。

1. 共射放大电路(工作电路)晶体管的工作电路如图。[电路图]


晶体管选择三极管 2N3904。基极电阻 Rb 和 集电极电阻 Rc 用以将电压变化转换为电流变化。选择合适的 基极电源 VBB 和 集电极电源 VCC，以及 Rb 和 Rc，以保证 2N3904 工作在放大状态。晶体管 2N3904 的静态特性(Static Characteristic)如图。[特性图]

横轴为 集电极-发射极电压 U_CE，纵轴为 集电极电流 I_C。特性图为一曲线簇。我们在横轴上取一点 VCC，在纵轴上取一点 VCC/Rc，连一直线截曲线簇为多个点。这样在基极电流 I_B 线性变化的时候，集电极电流 I_C 在一定区间内就也随着 I_B 线性变化 而 线性变化。在这个区间内就称为没有失真。为了减小饱和失真和截止失真，应当选择较高的电源电压。这里选择 6V 直流电源。

2. 直接耦合共射放大电路工作电路的 VBB 和 VCC 合二为一，就成为了直接耦合共射放大电路。[电路图]


3. 工作点稳定电路加发射极电阻 Re 形成负反馈抵消温度影响，即工作点稳定电路。[电路图]


4. 电容耦合电路在信号源与放大电路、放大电路与负载间各加一个耦合电容 C1、C2，成为电容耦合电路。同时，要增加一个容量较大的旁路电容 Ce，对交流量进行旁路。[电路图]


5. 电容反馈式振荡电路将 LC振荡电路 两个电容的三个端分别接晶体管的三个极，得到 电容反馈式振荡电路。这个振荡电路用 LC振荡、2N3904放大、电压串联组态反馈。[电路图]


振荡频率：[公式]


调节 C1、C2 和 L 可以调节振荡频率。这里 1Hz振荡 频率较低，应选择较大的电容和电感：C1、C2 都选择 5mF，L 选择 10mH。根据振荡电路起振条件[公式]


可得起振条件为：[公式]


β 为放大倍数、r_be 为基极-发射极内阻、R_L 为负载电阻。用这个公式可以得到 集电极电阻 Rc 的值。这里 Rc 选择 180Ω。应该提示：电路制作需要耐心调整数值。然而，各个元器件的最佳数值都还是有迹可循的。一般情况下，可以固定多数元器件，每次只调整一个或少数几个元器件数值。因为要一直调整，不宜焊接，可用面包板或田字电路板(参见[田字电路板]一文。)进行。

一些技巧值得提及：

1. 用 多用电表。可以在进行元器件调整时，测量电路各个位置的电流、电压变化。首先保证 BE极电压 起振，然后保证 C1 两端电压 起振。

2. 用 LED发光二极管。LED要有一定导通电压，因此应该作为负载接入在 C1 两端与 C1 并联。LED可以显示出电压的连续变化，体现为LED的逐渐变亮、逐渐变暗。可串联10Ω电阻调节平均亮度使亮暗明显。

3. 用 耳机小喇叭。耳机小喇叭串联一个小电阻也作为负载接入在 C1 两端与 C1 并联。可以听到如同心跳一般的“扑通”声。应串联100Ω电阻以防电流过大。对于幅度较小的振荡，LED不能够显示，这时用喇叭就能够听出振荡发出的小声音。

另外，喇叭还可以更容易地听出频率的改变，这一点在 将多用电表换成LED和喇叭负载时、以及 调节旁路电容Ce时 尤其有用，能够听到将电表表笔或Ce一端拿出前后、甚至拿出之后距离逐渐增大或减小情况下的振荡频率变化。这一现象有助于找到振荡频率稳定的元器件数值。

基极电阻 Rb1 和 Rb2，为保证较小的基极电流，应该取较大的电阻。这里分别取 75KΩ 和 200KΩ。发射极电阻 Re，在一般情况下可以取较小值，如 10Ω。耦合电容 C3，对于 1Hz振荡，应该选择较大数值，如 220μF，以通过接近直流的交流成份。

旁路电容 Ce，其作用是使交流成份迅速旁路到地，因此同理对于 1Hz振荡，应当选取很大的值。这里用的是 俩个 10mF 大电容 串联 而成的电容。一端接 E极，另一端接地。6. 1Hz振荡电路![电路图]


加声光负载(喇叭节拍、LED闪烁)![实物图](连拍)


6V电源电路 与 1Hz振荡电路![实物图]


-END-
振荡电路的振荡频率与波形等随用途不同而异，各式各样的振荡电路应用在各种电子产品。设计振荡电路若要满足频率稳定度，谐波失真，寄生振荡等问题，需要掌握一定的知识技术。

《振荡电路与应用》

介绍振荡电路的设计与应用，内容包括基本振荡电路、RC正弦波振荡电路的设计、高频LC振荡电路的设计、陶瓷与晶体振荡电洛的设计，以及函数发生器电路的设计、电压控制振荡电路的设计、PLL频率合成器的设计、数字频率合成器的设计，等等。

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