简易信号发生器的制作

在一些电子设备的维修中，常用到信号发生器，多谐振荡器就是检修电器电路简单实用的信号发生器。使用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。

1．电路结构与工作原理

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9－24(a)是由带有两级用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及其负载一发光二极管VD1，与其限流电阻R1，耦合元件R2、C1组成;倒相放大器Ⅱ由VT2及其负载一发光二极管VD2与其限流电阻R4，耦合元件R3、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R3、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9－24 简易信号发生器的原理与输出波形

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。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+RD1)，R3·(R4+RD2)， RD1、RD2分别为VD1、VD2导通电阻，故放电时间常数大于充电时间常数，C2很快充满电荷。随着电容器C1放电电流与C2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轮流饱和与截止， VD1、VD2交替点亮与熄灭。用示波器观测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9－24(b)所示。R3、C2和R2、C1的时间常数决定多谐振荡器振荡的周期或频率。即

T1=R3C2ln2=0．7R3C2

T2=R2C1ln2=0．7R2C1

TT=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、C2与R2、C1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。

2．制作与调试

①先用万用表测量、选择符合图9－24(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利用印制电路板装配、完成制作。

图9－25的(a)、(b)、(c)图分别为简易信号发生器的印制板图、元器件安装图及万用板走线图，实验者可按印制板图先制作一块单面线路板，也可用一块小万用板，再按元件安排图安插器件进行焊接。

VT1及VT2可选用9013、9014或开关管3DK等，三极管的电流放大系数应大于60，电源为3V电池，其他元件如图9－25(b)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，三极管脚在0．5～1．5V之间摆动，周期约为1．5s。二只发光二极管轮番饱和、截止，交替发光。发光二极管可用于指示电路工作正常与否，也可激发初学者的兴趣。

图9－25 简易信号发生印制板、元件面、元件安插图