非稳态多谐振荡器电路图分享

什么是非稳态多谐振荡器？

非稳态多谐振荡器是一种无需任何外部输入即可产生连续方波输出的电子电路。它也被称为自由运行振荡器或张弛振荡器，因为它自行在两个不稳定状态之间切换。非稳态多谐振荡器是与单稳态多谐振荡器和双稳态多谐振荡器并列的三种多谐振荡器之一。

多谐振荡器是一种具有两种输出状态并可以在它们之间切换的电路。它通常由两个通过反馈网络交叉耦合的放大级组成。反馈网络可以由有源元件（例如晶体管）或无源元件（例如电阻器和电容器）组成。反馈网络决定多谐振荡器的工作模式和振荡频率。

非稳态多谐振荡器没有稳定的输出状态，这意味着它不会在固定的时间内保持在一种状态。相反，它以恒定速率在两种状态之间交替，产生方波信号。方波的频率和占空比可以通过改变反馈网络中元件的值来调整。

非稳态多谐振荡器的工作原理

当电源打开时，考虑到触发器最初被清零，那么反相器的o/p将为高电平。电容器的充电将使用两个电阻器 R1 和 R2 完成。当电容器的电压高于 2/3 Vcc 时，较高比较器的输出将为高电平，它会改变控制触发器。因此控制触发器的 Q o/p 将变为低电平，Q' 将变为低电平高的。所以逆变器的最终输出为低电平。同时，Q1 晶体管导通，C1 电容器开始通过电阻器 R2 放电。

当电容器的电压< 1/3Vcc时，下比较器的o/p将为高电平，并且控制触发器gets被设置为1。当放电晶体管Q1截止时，电容器被充电并继续这个过程过程。根据 O/P 的状态，输出端的LE将会闪烁。当低电压施加在IC 的第 4 引脚（复位引脚）时，它会复位 IC。当低信号施加到 Q2 晶体管的基极时，Q2 晶体管将通过电容器导通。

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1、使用两个BJT的非稳态多谐振荡器电路图

使用两个双极结型晶体管（ BJT）的非稳态多谐振荡器的基本电路图如下所示：

该电路由两个相同的晶体管Q1和Q2、两个电容器C1和C2以及四个电阻器R1、R2、RC1和RC2组成。晶体管作为共发射极放大器连接，具有 100% 正反馈。电容器提供一个晶体管的集电极和另一个晶体管的基极之间的耦合。电阻器控制电容器的充电和放电以及晶体管的偏置。

2、使用运算放大器的非稳态多谐振荡器电路图

使用运算放大器的非稳态多谐振荡器的基本电路图如下所示：

现在，我们假设电路的输出处于正饱和电压，也是因为我们放置了电阻器R3作为反馈，电流将开始流过电阻器R3，并且电容器将开始缓慢充电。

正如您在上图中看到的，它以黑色虚线显示。当电容器充电达到上限阈值电压时，输出将从正饱和电压切换到负饱和电压。当这种情况发生时，电容器将开始向负饱和电压放电。现在，当同相端的电压略高于反相端的电压时，输出将再次从负饱和电压切换到正饱和电压。这样通过充电和放电过程，该电路可以在输出端产生非稳态信号。

在该电路中，时间周期取决于电阻器和电容器的值。它还取决于运算放大器的上限和下限阈值电压。这就是基于运算放大器的非稳态多谐振荡器电路的工作原理。现在我们已经了解了基础知识，我们可以继续进行电路的计算。

3、带晶体管的20 kHz非稳态多谐振荡器电路图

非稳态多谐振荡器或振荡器电路基于正反馈。我们可以使用运算放大器、逻辑门或晶体管来设计这样的电路。

在这里，我们可以依靠单个电容器和电阻器作为运算放大器内部的反馈，就像晶体管电路一样，它可以在很宽的温度、电压和晶体管增益范围内工作。稳定性非常好，电源电压在6V到12V之间变化，频率仅变化0.05%。我们可以通过改变 R1、R2 和 C 来改变频率/时序。占空比可以根据 R3 与 R 的比率进行修改，电路为原理图中所示的值提供 50%。

4、简单的非稳态多谐振荡器电路图

产生两种不稳定状态（高-低）的触发器称为非稳态多谐振荡器，这是一个奇特的名称，可以说它是一个振荡器。这种电路的基本原理是由两个晶体管组成，每个晶体管的集电极的接线方式是试图通过电容器使另一个晶体管的基极短路。

在电路上电之初，所有晶体管都处于开路状态，两个晶体管的基极都会被上拉，晶体管特性的细微差异会导致一个晶体管倾向于先触发并短路另一个晶体管的基极一个电容器，使其导通，直到电容器饱和并轮流让另一个晶体管交换状态。这是一个非稳态多谐振荡器电路的示意图，具有启动网络以确保电路始终处于非稳态：

启动网络围绕两个 1N4148 二极管和一个 0.22uF 电容器构建。如果没有这个启动网络，简单的非稳态多谐振荡器/触发器电路可能会导致电源启动时锁定故障，特别是在处理缓慢上升的电压电源时。

5、基于555定时器的非稳态多谐振荡器电路图

通过在 555 定时器 IC 上添加两个电阻（电路图中的 RA 和 RB）和一个电容器（电路图中的 C），可以设计一个非稳态多谐振荡器。

适当选择这两个电阻器和电容器（值），以便在输出端子（引脚 3）处获得所需的“ON”和“OFF”时序。因此基本上，输出端的开和关时间（即输出端的“高”和“低”状态）取决于为 RA、RB 和 C 选择的值。

6、带2个LED的非稳态多谐振荡器电路图

这是一个经典的带2个LED的非稳态多谐振荡器电路图。

当左侧晶体管(Q1) 导通时，左侧发光二极管(LED)点亮。当右侧晶体管 (Q2) 导通时，右侧 LED 点亮。

电阻器 R1 和 R4 仅用于设置流过 LED 的电流。这意味着其余六个组件组成了振荡器：Q1、Q2、C1、C2、R2 和 R3。

7、使用555定时器的非稳态多谐振荡器电路图

采用555定时器IC的非稳态多谐振荡器的设计和工作是通过电阻和运算放大器完成的。555 定时器 IC提供从毫秒到小时的精确时间延迟。振荡频率可以通过小的修改手动测量。

555 定时器 IC 是一种相对便宜、稳定且用户友好的集成电路，适用于非稳态和单稳态应用的电路设计人员。第一个 555集成电路是由 Signetics 公司于 1971 年设计的，称为 SE555 或 NE555。使用555 IC的非稳态多谐振荡器是一个简单的振荡电路产生连续脉冲。电路的频率可以通过改变电阻器R1、R2和电容器C1的值来控制。

8、基于IC 555定时器的非稳态多谐振荡器电路图

最有用的定时器 IC 555被广泛用作非稳态多谐振荡器，无需任何触发输入即可生成连续输出脉冲。该输出脉冲持续时间和占空比取决于连接在放电引脚 (7) 和偏置然后阈值引脚 (6)、触发引脚 (2) 之间的定时电阻器（R1 和 R2）。然后，定时电容器 (C) 连接在阈值引脚 (6) – 短路触发引脚 (2) 和接地电源之间。通过改变该元素值，我们可以改变输出脉冲持续时间和占空比。这是简单 IC 555 定时器无稳态多谐振荡器电路计算器，用于计算 R、C 或脉冲持续时间周期。

这种使用定时器 IC 555 构建的非稳态多谐振荡器电路，可以称为自由运行多谐振荡器，其中定时元件（电阻）R1、R2 和（电容）C1 不断充电和放电，产生连续的振荡周期。这里VCC引脚和复位引脚连接到正电源，R1电阻连接在放电引脚和正电源之间，R2电阻连接在放电引脚和短路阈值触发引脚之间。 C 电容器连接在（THR、TR）引脚和 GND 之间。

电容器C开始通过电阻R1充电，然后通过引脚7和R2放电，当电容器两端的电压达到电源（VCC）的2/3时，555定时器的内部触发器改变其状态，这导致放电引脚 7 变为低电平，然后电容器 C 开始通过电阻器 R2 和放电引脚 7 放电。当电容器两端的电压下降到电源电压 (VCC) 的 1/3 时，内部触发器再次改变其状态，并且放电引脚 7 变为高电平，重复充电和放电循环，并在输出引脚产生连续方波脉冲。

9、使用晶体管的非稳态多谐振荡器电路图

上述电路是一个振荡电路。假设最初晶体管T1处于导通状态，T2处于截止状态。输出2为逻辑电平，输出1为逻辑低电平。当电容器 c2 开始通过 R4 充电时，T2 基极的电位开始逐渐增加，直到 T2 开始导通。这会降低其集电极电位，并且 T1 基极的电位逐渐开始下降，直至完全截止。

现在，当 C1 通过 R1 充电时，晶体管 T1 基极的电位开始增加，最终驱动导通，整个过程重复进行。因此，输出不断重复或振荡。除了使用 BJT 外，多谐振荡器电路中还使用其他类型的晶体管。

10、使用逻辑门的非稳态多谐振荡器电路图

最初，当给定电源时，电容器未充电，并且逻辑低信号被馈送到非门的输入。这导致输出处于逻辑高电平。当该逻辑高信号反馈到与门时，其输出为逻辑1。电容器开始充电，非门的输入电平增加，直到达到逻辑高阈值，并且输出为逻辑低。

与门输出再次处于逻辑低电平（逻辑低输入被反馈），并且电容器开始放电，直到非门输入处的电势达到逻辑低阈值，并且输出再次切换回逻辑高。

11、使用555定时器的非稳态多谐振荡器电路图

要在非稳态模式下连接 555 定时器，请将引脚 2 和 6 短接，并在引脚 6 和 7 之间连接一个电阻。

最初，假设SR触发器的输出处于逻辑低电平。这会关闭晶体管，并且电容器开始通过 Ra 和 Rb 充电至 Vcc，从而使比较器 2 的输入电压一度超过 2/3Vcc 的阈值电压，并且比较器输出变高。这会导致 SR 触发器设置为使定时器输出处于逻辑低电平。

现在，晶体管被其基极的逻辑高信号驱动至饱和。电容器开始通过Rb 放电，当该电容器电压降至1/3 Vcc 以下时，比较器C2 的输出处于逻辑高电平。这会重置触发器，并且定时器输出再次处于逻辑高电平。