RC振荡电路 双三极管多谐振荡器

RC振荡电路


仿真软件:http://www.verycd.com/topics/2754295/

电路下载:http://download.youkuaiyun.com/detail/lxj_com2006/4163279

欢迎交流:QQ 67016879 EMAIL: lxj_com@163.com


1.      应用:

 

有些产品中,特别是嵌入式产品,经常会用到LED指示灯闪烁等,通常的做法是使用GPIO脚用软件的方法延时控制闪烁(会占用CPU的时间,当然也可以用定时器输出,不占CPU时间),本例采用硬件方法,不占用CPU时间,只需上电,断电,几乎不增加成本,非常容易使用,可应用性强,也可稍作修改,作用将更大。

 

2.      电路分析(双三极管多谐振荡器):

 

参考图


图(Mutilsim仿真软件调试通过)

 

利用两只三极管(或是同型号一模一样),在导通、截止时间(通电量)都会有很小误差,形成的一个时间差,使之Q1,Q2交替导通、截止对方。这样在OUT A,OUT B端输出固定频率的矩形波,LED1,LED2被交替点亮。

 

假设Q1导通时间稍快一些,上电瞬间(三极管速度比较快),C1、C2等同是断开的,此时R1,R2偏置电阻分别加在Q1的集电极和基极,处于反偏(Vce>0.7V),Q1导通,导通后,C1等同接地,进行充电,C1产生电流,瞬间,造成Q2截止,同时也使C2放电,很快C1充电后,等同又断开了,此时偏置电阻R4,R3分别再次加在了Q2的集电极和基极,处于反偏(Vce>0.7V),Q2又导通,反之Q2的导通由于C2又将进行充电,又将造成Q1的截止,C2的充电后又恢复Q1的导通,再次造成Q2的截止,如此不断两个三极管循环往复,便形成了自激振荡。

 

3.本电路的特点:

适合产生低频振荡,矩形波,能同时产生两个相同或不同频率,由C1,C2的容量大小决定(波形的改善:可以同单稳态电路,采用校正二极管电路)。相比LC振荡更简单,LC产生的是正弦波,能产生很高的频率,再经放大,反馈,再反馈,放大,不断循环重复,形成稳定振荡。调整后也可以输出矩形波。

<think>嗯,用户想要设计一个电路,让3.7V 100mAh的电池在电量接近耗尽时有一个闪烁的灯。首先,我得考虑几个关键点。首先,电池电压降到接近耗尽时是多少呢?通常锂电池在3V左右可能就需要停止放电了,所以可能需要检测这个电压点。 然后,用户需要一个闪烁的灯。闪烁通常需要某种振荡电路,比如用555定时器或者用三极管组成的多谐振荡器。不过考虑到电池容量较小,可能希望电路尽可能低功耗,所以可能需要选择低功耗的元件,比如CMOS版本的555或者使用微控制器,但微控制器可能编程起来对用户来说有点复杂,所以或许用分立元件更合适。 接下来是电压检测部分。需要一个电压检测器,比如电压比较器或者电压检测IC,比如TL431这样的可调基准源。当电池电压降到设定值时触发后面的振荡电路工作。这里需要考虑如何设置阈值电压,比如用电阻分压网络将3V分压到比较器的参考电压,或者使用TL431来设定触发点。 另外,整个电路在待机时的静态电流必须非常低,否则电池很快就会被耗尽。所以在电压检测部分需要选择低功耗的比较器,并且在未触发时,振荡电路不工作,以节省电量。 可能的电路结构:电压检测模块监测电池电压,当电压低于3V时,触发一个开关(比如MOSFET或三极管)导通,从而给闪烁电路供电,LED开始闪烁。这样在电压未耗尽时,闪烁电路不工作,静态电流很低。 对于闪烁部分,可以用一个简单的RC充放电电路加上三极管构成的多谐振荡器,这样结构简单,成本低。或者使用低功耗的555定时器,但可能需要更多的元件。需要计算LED的电流,确保在闪烁时不会消耗过多电量,毕竟电池容量只有100mAh,如果LED电流太大,可能很快耗尽剩余电量。 另外,可能需要在电压检测后加入一个延迟,防止电压在临界点附近抖动导致LED频繁开关。不过这可能增加复杂度,需要权衡。 还需要考虑元件的选择,比如低导通电阻的MOSFET来减少损耗,合适的电阻分压比来设定准确的触发电压,以及LED的限流电阻计算,确保亮度足够但不过耗电。 总结步骤可能是: 1. 电压检测电路:当电池电压低于3V时输出信号。 2. 控制开关:根据检测信号开启闪烁电路电源。 3. 闪烁电路:产生周期性的脉冲驱动LED。 4. 低功耗设计:确保在未触发时整个电路耗电极低。 可能的问题点包括如何准确设置电压阈值,如何确保低静态电流,以及闪烁电路的功耗控制。可能需要使用微功耗比较器,如MAX9015等,或者TL431加三极管的组合。同时,LED的闪烁频率和占空比也需要调整,以平衡可视性和功耗。</think>以下是一个基于低功耗设计的3.7V锂电池低电量闪烁警示电路的实现方案,分为三部分说明: --- ### **一、电路设计思路** 1. **电压检测** 使用**TL431可调基准源**作为电压比较器,设置触发阈值为3V(锂电池保护电压)。当电池电压≥3V时,TL431不导通;当电压<3V时,TL431导通输出信号。 2. **低功耗控制** 通过TL431的输出控制一个**MOSFET开关**(如2N7000),仅在低电压时导通,为后续电路供电,避免静态电流损耗。 3. **闪烁信号生成** 采用**双三极管多谐振荡器**(无稳态电路),利用电容充放电实现LED周期性闪烁,结构简单且功耗可控。 --- ### **二、电路原理图及元件清单** ```plaintext [电池+] ──┬─── [R1 10k] ──┬── [TL431 Ref] │ │ [R2 4.7k] ──────┘ │ └── [TL431 Cathode] ── [MOSFET Gate] │ [TL431 Anode] ── [电池-] [MOSFET Drain] ──┬── [R3 1k] ── [Q1基极] │ └── [Q2集电极] ── [LED] ── [电阻220Ω] ── [电池-] (多谐振荡器完整连接参考典型电路) ``` **元件清单**: - TL431 可调基准源 - N沟道MOSFET(如2N7000) - NPN三极管 ×2(如9013) - 电阻:10kΩ、4.7kΩ、1kΩ ×2、220Ω - 电容:10μF ×2 - LED(低电流型,如红色LED) --- ### **三、关键参数计算与优化** 1. **电压阈值设定** TL431触发电压公式: \( V_{trigger} = 2.5V \times (1 + \frac{R1}{R2}) \) 代入R1=10kΩ, R2=4.7kΩ → \( V_{trigger} ≈ 3.0V \) 2. **静态电流优化** - TL431关闭时,仅分压电阻耗电: \( I = \frac{3.7V}{10k+4.7k} ≈ 0.25mA \) 可通过增大电阻值(如R1=47k, R2=22k)进一步降低至50μA以下。 3. **LED闪烁频率** 多谐振荡器周期公式: \( T ≈ 0.7 \times R \times C \) 取R=1kΩ, C=10μF → \( T≈0.7 \times 1000 \times 10^{-5} = 0.7秒 \)(约1Hz闪烁) 4. **功耗控制** LED电流限制: \( I_{LED} = \frac{3V - V_{LED}}{220Ω} ≈ \frac{3V-2V}{220} ≈ 4.5mA \) 占空比50%时,平均电流约2.25mA。 --- ### **四、注意事项** 1. 选择低饱和压降三极管(如9013)以提高效率。 2. 使用低Vf值的红色LED以减少电压需求。 3. 可通过并联大电容(100μF)在MOSFET输出端,避免电压波动误触发。 4. 实际搭建时建议用万用表校准分压电阻,确保精确触发电压。 该电路在触发后典型工作电流约5mA,电池从3V到完全耗尽(约2.5V)可持续约20小时,满足100mAh电池的预警需求。
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