音频振荡器

零件和材料

• 两节 6 伏电池
• 三个 NPN 晶体管——推荐使用 2N2222 或 2N3403 型（Radio Shack 目录号 #276-1617 是一个包含 15 个 NPN 晶体管的包，非常适合此实验和其他实验）
• 两个 0.1 µF 电容器（Radio Shack 目录号 #272-135 或等效电容器）
• 一个 1 MΩ 电阻器
• 两个 100 kΩ 电阻器
• 一个 1 kΩ 电阻器
• 各种电阻器对，小于 100 kΩ（例如：两个 10 kΩ、两个 5 kΩ、两个 1 kΩ）
• 一个发光二极管（Radio Shack 目录号 # 276-026 或同等产品）
• 带耳机的音频检测器

交叉引用 电路课程 ，第 3 卷第 4 章：“双极结晶体管”电路课程 ，第 4 卷，第 10 章：“多谐振荡器”

学习目标

• 如何使用分立晶体管构建非稳态多谐振荡器

原理图

插图

说明

该电路的正确名称是“稳定多谐振荡器 ”。这是一个简单的、自由运行的振荡器电路，由电阻器、电容器和电源电压的大小计时。

不幸的是，它的输出波形非常失真，既不是正弦波也不是方波。然而，对于制作音频的简单目的，失真并不重要。

使用 12 伏电源、100 kΩ 电阻器和 0.1 µF 电容器时，振荡频率将在低音频范围内。您可以使用音频检测器收听此信号，其中一个测试探头接地，另一个连接到晶体管的集电极端子之一。

我建议将 1 MΩ 电阻与音频检测器串联，以最大限度地减少电路负载效应和耳机响度：

多谐振荡器本身只是两个晶体管、两个电阻器和两个交叉连接的电容器。原理图和插图中显示的第三个晶体管用于驱动 LED，用作振荡器动作的视觉指示器。

使用连接到该共发射极放大器基极的探针线来检测电路不同部分相对于地的电压。鉴于此多谐振荡器电路的振荡频率较低，您应该能够看到 LED 快速闪烁且探针线连接到任一多谐振荡器晶体管的集电极端子。

您可能会注意到 LED 无法在其探针线接触底座时闪烁 任一多谐振荡器晶体管，但音频检测器告诉你那里有一个振荡电压。为什么是这样？ LED的共集电极晶体管放大器是一个电压跟随器，也就是说它不放大电压。

因此，如果被测电压低于 LED 点亮所需的最小值，则它不会发光。由于有源晶体管的正向偏置基极-发射极结仅下降约 0.7 伏，因此任一晶体管基极处的电压不足以为 LED 供电。

然而，音频检测器非常灵敏，可以轻松检测到这种低电压信号。随意用较低值的电阻器代替所示的两个 100 kΩ 单元。当你这样做时，振荡频率会发生什么变化？

我建议使用尺寸至少为 1 kΩ 的电阻器，以防止晶体管电流过大。许多振荡器电路的一个缺点是它依赖于最小量的电源电压。电压太小，电路停止振荡。

这个电路也不例外。您可能想尝试使用较低的电源电压并确定振荡所需的最小电压，以及体验电源电压变化对振荡频率的影响。

该电路特有的一个缺点是依赖于不匹配的组件才能成功启动。为了使电路开始振荡，一个晶体管必须先导通另一个。

通常，各种元件值之间存在足够的失配来实现这种情况，但电路有可能在上电时“冻结”并且无法振荡。如果发生这种情况，请尝试电路中的不同组件（相同的值，但不同的单位）。

相关工作表：

• 振荡器电路工作表