RC振荡电路初学笔记(4)

想基于Jack Kilby的电路文档学习RC相移振荡器是有一定的难度的,主要是因为他当初设计的电路是基于PNP核心,而今天我所能找到的RC相移振荡器的文章,都是基于NPN为核心讨论。 所以我想应该先把基于NPN的RC相移振荡器了解一下,才有可能推敲出Jack Kilby的电路的工作原理。 一、题外话:为什么要用PNP而不用NPN? 这里有一个额外的话题:为什么Jack Kilby要基于PNP做这个RC相移振荡器的集成电路呢?首先排除最不可能的原因:PNP在1958年的时候,没有NPN成熟。这个猜测是错误的,实际上晶体管从诞生之处,就是NPN先成熟起来,无论是制造工艺的成熟、尺寸的小巧、成本的低廉,都是NPN更胜一筹。所以没有道理不使用NPN。 那么Jack Kilby当年为什么不用NPN、而使用PNP呢?查资料,没有答案。各种资料随便整合到一起的猜测如下: 1、Jack Kilby进入TI实验室之后,并不是研究基于硅基片的晶体管工艺,他做的研究是基于锗基片进行生产; 2、Jack Kilby的工作,也许是只得到了PNP的研发权限,没有NPN的研发权限(这一点是猜测); 3、Jack Kilby的发明研发工作,也许需要避免向其他技术科室索取硅基片或NPN技术(也是猜测); 4、对于相同的电路模块,PNP电路也许在稳定性上不如NPN,但是从使用的IC数量上也许会少于NPN; 综上四点,也许就是Jack Kilby使用了PNP做核心元件的原因吧。 二、还是题外话:为什么NPN更优秀? 无论上面的第一点是怎样的情况,在今天我都遇到了一个新的困惑:为什么我能找到的RC振荡器的教程,都是基于NPN的、而没有一篇是基于PNP进行阐述的? 另外,从现在的结果上来看,似乎NPN更稳定,但究竟更稳定在哪里呢? 三、基于NPN的RC相移网络振荡器 这里有一些问题,先罗列出来: 1、反馈网络的两种形式: 反馈网络既可以是电阻串联、上面并联电容器;也可以是电容串联、上面并联电阻器。通过仿真,我也尝试出了两种不同形式的电路。如下图所示: 值得注意的是,两种形式在通过RC网络计算输出频率时,使用的公式是不一样的。 电容串联时(常见形式):…

RC振荡电路初学笔记(3)

这是一篇临时的备忘文章,主要是将最近几天对RC振荡器的学习进展做一个简单的罗列。虽然已经花了不少时间在这个电路上,但是我对这个电路的细节还有很多的欠缺。好在最令我困惑的几个问题,已经基本搞清楚了: 1、在这个振荡电路中,使用相移器的目的是什么? 答:这个问题我现在“隐约”有了答案,但是还需要对当前的认知进行更深入的学习,以便从数学公式上对相关的“相移量”有个更加准确的认识、并且要能通过参数计算出具体的结果。尤其是我现在所初步感受到的“电容电压跟随源电压”,它的跟随程度和如何控制,要学会具体的计算过程; 2、为什么要使用3组RC相移网络? 答:这个问题现在我已经可以通过画图的方法得出答案了。这个问题的答案的得来对我而言十分的不易:自己既没有夯实的基础知识、网络上又没有比较明确的答案。幸好最后自己想出了答案。虽然暂时没有办法印证我当前的答案是否标准、正确,但感觉应该基本是靠谱的。为了让答案更容易理解,这个知识点要配合一些画图才能完成。所以接下来将学习使用SageMath将相关的正弦波形绘制出来; 3、电容的容抗的本质是什么? 答:还没有搞清楚; 4、NPN为什么是电流控制型元件? 答:这个问题似乎也有了一个初步的答案。不过也还没有将答案从头梳理、逐一印证。所以还需要一定的时间完成这部分知识的整理、证实。并且在确定自己的想法就是书本上表述的意思之后,整理成博客文章,发在这个系列文集之中。 5、我当前绘制的RC相移振荡器电路,起振阶段的工作原理是怎样的? 答:不确定,不了解。因为我现在使用的2款仿真软件对于起振阶段的仿真并不相同,所以也说不清哪一个软件的起振阶段描述是准确的。因为无法确定哪一个表现准确,也就无法去“打哪儿指哪儿”的想它的起振过程。所以这个起振阶段的起振过程,还要再花时间推敲; 6、我当前绘制的RC相移振荡器电路,是否真实、准确? 答:这是相比Jack Kilby的论文而言的。他的论文中对于RC相移部分使用了一个很简略的画法。现在不确定他的简略画法是:a、一坨电容覆盖在一坨电阻上面,就是与3组RC网络等效的;b、其实简略画法要展开成3组RC网络才可以;c、在他的真实电路实现内部,还有其它未知的细节;以上哪种情况呢? 以上,就是现在我对RC相移振荡器的学习进展。如此看来,已经学习过的内容还没有整理成文章、大体了解了的内容还没有深入探究、尚未了解的内容还有很多……如此看来,这个系列的学习工作,还是有很多事情要继续的。