Анализ схемы LC-генератора

Q1 и Q2 на самом деле перекрестно связаны, потому что каждый транзистор имеет свой коллектор, связанный с противоположной базой транзистора. Это можно рассматривать как форму динатронного генератора, потому что R1 ведет себя как источник постоянного тока. Там, где эффективность важнее, для R1 используется дроссель. Если перевернуть схему вверх дном и перерисовать на PNP-транзисторах, то вам все станет ясно.

На индукторе должен быть колпачок, и ожидаемая частота предсказуема. C1 является всего лишь заглушкой и не определяет частоту генератора. Обычно выход берется из соединения коллектора Q1, базы Q2 и L1. Взятие выходного сигнала с того места, где оно было взято, даст меньший выходной сигнал и много искажений второй гармоники. Эта неортодоксальная выходная точка может быть полезна, если последует удвоитель частоты.

Это попытка отредактировать ответ @Autistic выше, так как он отлично открывает глаза, но на самом деле не показывает схемы. Я не хочу вдаваться в ответ @Autistic. Но я рад, если кто-то украдет и поправит мой рисунок и вставит.

Для меня точки открытия были:

1. «Q1 и Q2 на самом деле перекрестно связаны, потому что каждый транзистор имеет свой коллектор, связанный с противоположной базой транзистора».
2. «На катушке индуктивности должен быть колпачок, и ожидаемая частота предсказуема. C1 — это просто колпачок байпаса, который не определяет частоту генератора».
3. «Обычно выход берется из соединения коллектора Q1, базы Q2 и L1».

Так вот, я нарисовал это:

^{смоделируйте эту схему - схема, созданная с помощью CircuitLab}

В своем рисунке я пытался показать симметрию. Но это может быть неправильно, потому что я не знаю, что именно @Autistic имел в виду с утверждением 2. в сводном списке выше, куда именно идет этот другой конденсатор.

Если бы CircuitLab был более мощным с перетрассировкой соединений при перемещении компонентов, я мог бы улучшить это, например, перевернуть всю схему по горизонтали так, чтобы источник напряжения был слева.

В той же идее, что и Гюнтер Шадов, я предлагаю следующее представление аналогичной схемы.

C1 не имеет отношения к работе этой схемы, поскольку он подключен параллельно источнику питания с нулевым сопротивлением. Вы можете убрать C1, и это не повлияет на производительность схемы, по крайней мере, это верно в теории. На практике ни один источник питания не имеет выходного сопротивления с нулевым выходным сопротивлением, поэтому параллельно включенный конденсатор емкостью 50 нФ будет поглощать высокочастотные помехи напряжения этого источника.

C3 C4 представляют входную емкость для Q3 Q4. (значения являются приблизительными)
C2 представляет собой выходную емкость для Q3 Q4. Поскольку и база, и коллектор подключены только к 2 узлам, кажется, что обе выходные емкости параллельны, поэтому они становятся 1 конденсатором. И, поскольку C3 C4 соединены последовательно, их можно рассматривать как 1 конденсатор между обеими базами. Итак, по существу, (С3 рядом с С4) параллельно С2 = 1 только конденсатор. Затем мы получаем 1 единственный конденсатор, подключенный параллельно L2, создавая LC-бак. Поскольку оба Q3 и Q4 установлены как мультивибратор, связанный с этим резервуаром LC, присутствуют все элементы, чтобы инициировать колебания.

R1 заменен на R1 R2. Просто чтобы лучше представить себе, что, несмотря на связь с источником питания, эта схема может свободно колебаться. По постоянному току ток питания подается как на коллекторы, так и на базы одинаково, поскольку L2 имеет нулевое сопротивление для постоянного тока. По постоянному току это как если бы у нас были оба транзистора в полной параллельной базе 1, подключенной к базе 2, то же самое для эмиттеров и коллекторов. Кроме того, и базы, и коллекторы соединены вместе. Это означает, что постоянный ток одинаково протекает через оба транзистора (теоретически).

Поскольку выходная емкость транзисторов подвержена нелинейному импедансу (внутренний диодный эффект транзистора от базы к эмиттеру), LC-бак возмущается создаваемой нелинейной кривой тока-напряжения. Большее напряжение создает больший базовый ток, поэтому паразитные емкости заряжаются и разряжаются быстрее, что приводит к изменению частоты колебаний. Чем больше ток, тем выше частота, что соответствует лабораторному результату (по крайней мере, я так это вижу, но, возможно, это может быть немного ненаучным объяснением)

Во-первых, полезно, если вы включите ссылку на источник . В соответствии с этим Q1 действует как усилитель с общей базой, а Q2 действует как усилитель с общим коллектором.

В этой схеме C1 подключен непосредственно к источнику постоянного тока 5 В, что означает, что он всегда находится на уровне 5 В. На самом деле это никак не влияет на схему. В реальной жизни это, вероятно, блокировочный конденсатор. В симуляции вы можете удалить его без изменения поведения.

Я пытался смоделировать это в PartSim, но поведение довольно странное. В начале включается Q1, а Q2 остается выключенным. Ток дросселя (и, следовательно, ток коллектора Q1) равен нулю. Переход база-эмиттер Q1 действует как диод, позволяя току течь от V1 к резистору. VCE почти равен нулю, поэтому напряжение на дросселе равно падению на диоде BE.

Ток катушки индуктивности увеличивается с постоянной скоростью. В то же время ток базы падает, так как транзистор Q1 начинает действовать не столько как диод, сколько как эмиттерный повторитель. Их сумма (ток резистора) постоянна. Примерно на четверти цикла ток базы становится отрицательным. (!!)

Через некоторое время Q1 отключается. Полярность напряжения индуктора меняется, повышая напряжение среднего узла выше V1. Соединения BC и BE в Q2 оба смещены в прямом направлении, при этом BE создает ток резистора R1, а BC несет остальную часть тока индуктора. При постоянном напряжении на нем (падение на диоде BC) ток дросселя падает с постоянной скоростью и в конечном итоге становится отрицательным. (!!) В конце концов Q2 выключается, а Q1 включается, перезапуская цикл. Выход представляет собой фиксированную прямоугольную волну с амплитудой около 600 мВ.

Формы тока для двух транзисторов выглядят очень похожими, поэтому я скептически отношусь к описанию источника. Объяснение аутичного генератора с перекрестной связью звучит намного ближе, но в вашей схеме отсутствуют конденсаторы, есть только одна катушка индуктивности, а коллектор Q2 заземлен по переменному току. Сравните это, например:

Я не понимаю, почему ток индуктора начинает течь через переход CB Q1 или почему напряжение Q2 BC/индуктора остается постоянным даже после того, как ток индуктора меняется на противоположное. Возможно, емкость перехода как-то играет роль? Несмотря на это, кажется, что он колеблется. Может быть, кто-то еще может понять это. Вот моя переходная симуляция, показывающая запуск и полный цикл.

Голубой = напряжение коллектора Q1

Черный = выходное напряжение

Светло-зеленый = ток коллектора Q1

Оранжевый = ток коллектора Q2

Фиолетовый = базовый ток Q1

Красный = базовый ток Q2

Желтый = ток R1

Темно-зеленый = ток индуктора (в верхний контакт)