一个古老而优雅的电子线路

一个电子线路如果算得上“

”,那是它能够非常简明有效实现所需要的功能;如果算得上“

”,它则能够经受得住时间的考验。

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交叉耦合对电路(Cross-coupled pair:XCP)就是一个电路中多面手。它诞生于1919年,今年它已经演化发展超过了100年,形成各种器件设计技术、适合工作在不同的电压以及响应速度。

XCP电路最早是在1919年由两篇只相差四天独立发表的文章提出的,文章作者分别是Abraham & Bloch;Eccles & Jordan。

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最早的文章现在已经很难发现了,好在Abraham在同年12月发表的另外一篇文章中也提到了该电路,他将该电路命名为多谐振荡器(Multivibrator)。

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在1920年,vaf der Pol使用松弛振荡器的原理分析了多谐振荡器。Eccles和Jordan最早将XCP设计成双稳态触发器,可以用于存储器。在人类第一台通用电子计算机ENIAC中,就使用这种结构作为存储器电路。

到了1940诞生了双极性晶体管,XCP自然就在晶体管电路设计中扮演了重要的角色。XCP电路分为两大类:一类是集电极耦合的形式的,包括有无稳态、单稳态、双稳态电路;另外一类是发射极耦合形式电路,这类电路除了构成存储器之外,发射极耦合电路也出现在各种运算放大器、比较器的

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开始看到这本书的时候,就被他的风格所吸引。过去了很多年了,我始终被书中提到的一个问题所困扰。

在书中第24章,讲解无稳态多谐振荡器的时候,使用耦合电路对(XCP)进行举例。书中也提到该电路最早来自于Abraham, Block在1918年(文献中应该是1919年)提示的方案。

下面电路图就是由两个NPN晶体管(8050)构成可以工作的多谐振荡器以及相应的波形。该电路工作原理讲述在网络上大量存在,在此就省略讨论。

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由NPN晶体管搭建的多谐振荡器

上面多谐振荡器可以看成两个晶体管放大电路串联成一个正反馈环路。如下图所示:

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下面是对于单个三极管,按照上面振荡电路中集电极和基极电阻配置组成放大电路。静态情况下, 三极管的集电极电压只有0.02V左右,处于过饱和状态。

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给上述电路输入1kHz测试信号,幅值从0.3mV变化到30mV。通过测量它的输出信号,可以计算出该电路的增益。

实验的数据可以看出,处于过饱和状态的三极管对于交流小信号还是有放大功能。并且随着输入信号幅度的增加,信号的增益也上升。

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