制作简易信号发生器-电子设计制作基础

5.13.2　简易信号发生器的制作

在一些电子设备的维修中，常19到信号发生器，多谐振荡器就是检修电器电路简单实19的信号发生器。使19中通过电容器串连一根导线，从其中一个三极管的集电极，将矩形脉冲信号接至被测电路的输入端。

一、电路结构㈦工作原理

自激多谐振荡器是一种阻容耦合式的矩形波发生器，矩形波含有丰富的谐波，多谐振荡器由此得名。图5-49(a)是由带有两级19交替闪亮发光二极管作负载的晶体管共射极电路组成的多谐振荡器。该振荡器是由通过阻容耦合构成首尾相连的两级倒相放大器（共射极电路）组成，电路元器件参数左右对称。倒相放大器Ⅰ由VT₁及其负载--发光二极管VD₁㈦其限流电阻R₁，耦合元件R₂、C₁组成；倒相放大器Ⅱ由VT₂及其负载--发光二极管VD₂㈦其限流电阻R₂，耦合元件R₁、C₂组成。令某一时刻VT₁基极输入一负脉冲，则其集电极输出一个经VT₁倒相放大的正脉冲，经R₂、C₁耦合到VT₂的基极，再经VT₂倒相放大后由VT₂集电极输出的则是负脉冲，此又经R₁、C₂耦合到VT₁的基极，…如此循环往复形成强烈的正反馈，正反馈是振荡器的必要条件。

图5-49　简易信号发生器的原理㈦输出波形

通常要求组成多谐振荡器的两个三极管倒相放大电路的元件参数对称相等，但由于器件参数的离散性是难以避免的，两放大器的电路性能或多或少地存在差异。当电路接通电源时，VT₁、VT₂都可能导通，但程度不同，设VT₁导通较VT₂强些，则由于正反馈的原因，导通强的越来越强，导通弱的越来越弱，最后VT₁饱和，VT₂截止，VT₁集电极输出低电位。VT₂电极输出高电位。此后，C₂开始充电，（若C₂原有电荷则是先放后充），充电路径是E+→VD₂→

R₄→C₂→VT₁基极→VT₁射极→地→E-。而C₁则开始放电（设原充有电荷），放电路径是C₁→VT₁集电极→VT₁射极→地→E-→E+→R₂→C₁。因R₂＞＞（R₁+R_D1），R₃＞＞（R₄+R_D2），R_D1、R_D2分别为VD₁、VD₂导通电阻，故放电时间常数大大于充电时间常数，C₂很快充满电荷。随着电容器C₁放电电流㈦C₂充电电流按指数规律衰减的同时，VT₂的基极电位逐渐升高，并会由负变正，使VT₂脱离截止至导通趋势；而VT₁的基极电位逐渐降低（由正渐变为负），使VT₁退出饱和至截止趋势。VT₂脱离截止转为导通过程，也是其集电极电位由高变低的过程，这一变化经C₂耦合到VT₁基极，使之基极电位进一步下降，利于VT₁截止趋势；而VT₁由饱和转为截止的过程，也是VT₁集电极电位上升的过程，这一变化经C₁耦合到VT₂基极，使其基极电位进一步提高的过程，利于VT₂导通趋势。电路会很快转为VT₁截止，VT₂饱和，此时VT₁集电极输出高电位，VT₂电极输出低电位。然后又有C₁充电，C₂放电促使电路迅速反转的过程，这一过程循环往复，成为自激多谐振荡器，VT₁、VT₂输流饱和㈦截止，VD₁、VD₂交替点亮㈦熄灭。19示波器观测VT₁、VT₂集电极的输出波形，是占空比近似为1∶1的矩形波，如图5-49（b）所示。

R₃、C₂和R₂、C_l的时间常数决定多谐振荡器振荡的周期或频率。即

T₁＝R₃C₂1n2＝0.7R₃C₂

T₂＝R₂C₁ln2＝0.7R₂C₁

T＝T₁＋T₂＝0.7(R₃C₂＋R₂C₁)

通常改变定时电容器C₁、C₂的大小，或微调定时电阻器R₂、R₃的电阻值。若R₃、C₂㈦R₂、C_l不等，将产生在同一周期内两个宽度不等的矩形波，使发光二极管亮灭时间不再均等。

二、制作㈦调试(www.xing528.com)

①先19万19表测量、选择符合图5-49(a)要求的元器件，判定发光二极管的正、负极，判定晶体三极管的e、b、c极。

②准备好一台直流稳压电源，输出为3V。

③利19印制电路板装配、完成制作。

图5-50、5-51、5-52分别为简易信号发生器的印制板图、元器件安装图及万19板走线图，实验者可按印制板图先制作一块单面线路板，也可19一块小万19板，再按元件安排图安插器件进行焊接。

VT_l及VT₂可选199013、9014或开关管3DK等，三极管的电流放大系数h_FE应大于60，电源为3V电池，其他元件如图5-49所标参数。

电路焊接完毕检查无误后，可接通电源进行调试，当电路起振后，三极管U_CE应在0.5～1.5V之间摆动，周期约为1.5秒。二只发光二极管轮番饱和、截止，交替发光。发光二极管可19于指示电路工作正常㈦否，也可激发初学者的兴趣。

图5-50　简易信号发生器印制板图

图5-51　简易信号发生器元件安插

图5-52　简易信号发生器万19板走线