驰张振荡器的设计

【摘要】设电容C2在零状态下接通电源，C2经R11以时间常数R11C2充电，其电压UC逐渐上升，极性为上正下负，当UC（即Ue）达到单结晶体管的峰点电压UP时eb1导通，单结管进入负阻状态，C2经eb1和...

摘要：驰张振荡器是利用单结晶体管的负阻特性由单结晶体管与电阻、电容组成的自激振荡电路。本设计中分别对定频、调宽的驰张振荡器的原理和元件进行了阐述和选择。

关键词：驰张振荡器 电阻 电容 单结晶体管 电流 电压

驰张振荡器是利用单结晶体管的负阻特性由单结晶体管与电阻、电容组成的自激振荡电路。它具有脉冲重复、频率选择范围广且比较容易；工作温度变化比较稳定等优点，因此应用比较广泛。

一、驰张振荡器的工作原理

驰张振荡器和单结晶体管的伏安特性曲线如图：

设电容C2在零状态下接通电源，C2经R11以时间常数R11C2充电，其电压UC逐渐上升，极性为上正下负，当UC（即Ue）达到单结晶体管的峰点电压UP时eb1导通，单结管进入负阻状态，C2经eb1和R7迅速放电，这时在R7上除了C2的放电电流外（这是流过R7电流的主要部分），还有两部分电流：一是电源经过R11和PN结到R7的电流，由于R11阻值大，故这部分电流很小；另一是电源经过R9和单结管到R7的电流，也是R7上主要部分。

当Uc降到单结管的谷点电压Uv时，经R11供给的电流小于谷点电流Iv，不能满足导通要求，于是eb1之间电阻迅速增大，单结管恢复阻断状态，此后C2又开始充电重复上述过程。

由于放电电阻R7很小，其放电时间常数（Reb1+R7）C2远小于充电时间常数R11C2，故uc呈现锯齿波，而R7上出现前沿很陡的的正向尖脉冲。如图所示：

二、驰张振荡器元件的选择

驰张振荡器主要作为触发电路的触发信号，分为两种，一种是定频作用，叫定频驰张振荡器；另一种是调宽作用，叫调宽振荡器。主要用于控制可控硅的导通时间，从而调节电动机电压的变化，达到调速的目的。

1、定频驰张振荡器的元件的选择

1）C2的选择

C2的容量选择应该合适，过大则时间常数大，振荡频率低；过小则储存电荷不足，在R7上形成的脉冲太窄，因此在触发电路里，C2值一般介于0.1～1μF之间，根据经验一般取C2=0.47～0.5μF即可，在本系统中C2取0.47μF，考虑触发电源的电压的，C2选为0.47μF/50V。

2、单结晶体管的选择

查参考文献，选型号为BT350的单结晶体管其参数如下：

分压比： η=0.65

基极间电阻：Rbb≥2kΩ

反向电压：Ub2max≥60V

反向电流：Ieo＜2μA

饱合电压：Ue＜4.5V

峰点电流：Ip＜4μA

耗散功率：Pb2max=500mW

谷点电压：Uv＜4.0v

调变电流：Ib2=10～45mA

3、R7放电电阻的选择

R7的大小会直接影响脉冲的幅度和宽度。R7过小，电容放电太快，输出脉冲太窄，不易使可控硅触发导通，R7过大，在单结管eb1未导通时，电源电压加在R9、R7和管子和b2b1组成的串联电路上，由它所引起的电流Ibb约有几毫安，如果R7过大，那么在R7上产生的电压就较高，这个电压加在可控硅控制极上，可能导致误触发，一般选100Ω左右。选R7为RT——100Ω/1/4W。

4、温度补偿电阻R9的选择

单结管中结压降UD具有负温度系数，而它的基极电阻Rbb具有正温度系数，为了得到一个频率较稳定的振荡器，减小温度对Up的影响，故在b2回路里串接R9进行温度补偿。其原理为：

根据Up=UD+ηUbb=UD+　Ubb，若温度升高，则UD降低，Rbb升高，使UP降低。由于Rbb的增大，使Ibb将减小，接入R9后，则R9上的压降也减小，这样Ubb将上升，从而补偿了UD的减小，使UP不变。根据经验，一般取R9为200～600Ω左右，选R9为RT——390Ω/1/4W。

5、充电电阻R11的选择

R11的大小直接影响着振荡器频率的高低，频率过高，调速范围窄，在大负载电流情况下触发功率不够；频率过低，调速范围宽，但电流脉动大，换向困难，低速行车不稳定。R11的选择必须满足下列条件：

1）若使单结晶体管工作在负阻区，必须使经过R11向C2充电电流大于峰点电流即

IP 或 R11＜

2）若使单结晶体管可靠地关断，必须使经Re流入单结管的电流小于谷点电流即：

IV 或 R11＞

由此可知，欲使电路振荡，R11必须满足：

＞　R11＞

式中：UK——触发电路电压，UK=18V

UP——单结晶体管峰点电压，

UP=UD+ηUK=0.7+0.65×18=12.4V

Ip——单结晶体管峰点电流，取Ip=3μA

Uv——单结晶体管谷点电压，取Uv=3.5V

IV——单结晶体管谷点电流，取IV=2.5mA

η——分压比，取η=0.65

则：　=　=1.9MΩ

=　=5.8KΩ

实践经验，一般R11在5　KΩ～2　MΩ之间，上述计算中本系统R11在5.8　KΩ～1.9　MΩ之间选取，符合要求。

t1=　R11　C2　Ln

tv=R11　C2　Ln

t放=（R7+Reb1）C2　Ln

t充=t1-tv

T=　t放+　t充

式中：t1——C2从零开始充电到峰点电压时间

tv——C2从零开始充电到谷点电压时间

t充——C2从谷点电压充到峰点电压时间

t放——C2经R7和Reb1放电时间

R7——放电电阻，R7=100Ω

Reb1——单结管发射极内阻，一般为15～25Ω，现取20Ω.

T——工作周期，T=20ms

t放=（R7+Reb1）C2　Ln　=（100+20）×0.47×10-6　Ln　=0.0713　ms

t充=　T-　t放=20-0.0713=19.9287　ms

t充=t1-tv=　R11　C2　Ln　-　R11　C2　Ln　=　R11　C2　Ln

R11=　=　=44.6　KΩ

选R11为RT——44.6　KΩ/1/4W（43　KΩ和1.6　KΩ串联使用）

三、调宽驰张振荡器的元件选择

在调宽驰张振荡器中，将C3固定，充电电阻R12和电位器Rp串接，当平滑地调节Rp时，充电时间常数也随之改变，从而改变了尖脉冲的周期，控制了可控硅的导通时间，使电动机端电压改变，达到了调速目的。振荡器电路如图：

1、单结晶体管、C3、R8、R12的选择

单结晶体管、充电电容C3、放电电阻R8、温度补偿电阻R12的作用与定频驰张振荡器对应的元件的作用相同，其选择方法也相同，根据经验并考虑电路形式，选择单结管为BT350，C3为0.22μF/50V，R8为100Ω/1/4W，R10为510Ω/1/4W。

2、充电电阻R12的选择

C2　经R2、Rp和R12充电，设　=R2+R12，调宽驰张振荡器的振荡周期最小值T2min=0.1T　即　t2充=0.1T（此时设Rp=0）则R12的选择用下式计算：

t2充= C3　Ln

式中：t2充——C3　经R2、R12充电时间，t2充=0.1T=2ms

C3——充电电容 C3=0.22μF

则：　=　=　=9.56KΩ

一般选R2=200Ω，故根据计算，查手册选R12为RT——9.36　KΩ/1/4W（9.0　KΩ和360Ω串联使用），R12的选择应该保证大于单结管不至于直通，所要求的最小值Rmin可用下式计算：

Rmin=

于是：Rmin=　=　=5.8　KΩ＜R12满足要求

3、电位器Rp的选择

调宽驰张振荡器的振荡周期最大值T2max=0.9T即　=0.9T，

设R总= +Rp（此时Rp最大）则有公式

=R总　C3　Ln

即　=（　+　Rp）　C3　Ln

式中：　——C3　经R2、Rp　、R12充电时间，　=0.9T=18ms

则Rp=　- =　-9.56=76.4　KΩ

根据计算选择Rp为77　KΩ