会生气的机器人：深入浅出讲解多谐振荡器电路

在立创开源硬件平台，看到一个有意思的会生气的机器人：

上面写着“不要生气！”

动起来是这样的效果，够不够生气？

其实就是两个灯轮流闪烁，是通过“多谐振荡器电路”实现的，电路原理图如下：

下面对这个电路进行分析，把原理讲清楚。

一、电路说明

先简化一下电路：

这个电路是一种多谐振荡器电路，开关SW1闭合后，电路接通了电压为3V的电源。

之后，三极管Q1和Q2会轮流导通和截止，产生持续震荡，令两个LED灯不断闪烁。

二、原理分析

在电源开关SW1合上前，电容C1、C2两端的电压均为0。

合上电源开关SW1，在接通电源的瞬间，Q2B点、Q1B点的电压在上拉电阻R1、R2的作用下从0开始抬升，理论上将会把三极管Q1和Q2同时导通。但由于三极管的性能参数差异，其中一个三极管会先导通。

假设Q1先导通，Q1的导通引起Q1C点的电压下降，后续顺序如下：

①Q1C点的电压下降 => ②Q2B点的电压下降(导致了Q2的截止) => ③Q2C点的电压上升(导致了LED灯D2的熄灭) => ④Q1B点的电压上升 => ⑤进一步使Q1C点的电压下降(导致了LED灯D1的亮起)

Q1C点的电压下降，进一步引起了自身电压的下降。这就是振荡电路中常说的“正反馈”啦。

我们说电容电压不能突变，不是不变。之后电容C1左边(Q1C点)的电压几乎为0，右边(Q2B点)开始通过电阻R1从电源获得电压来充电。充电过程中三极管Q2的B极电压逐渐升高，一直升高到能使Q2导通。

Q2导通后，Q2C点的电压被拉低，LED灯D2被点亮。根据电容两端电压不能突变，这时Q1B点的电压也由原来的高电压被拉低，于是三极管Q1被关闭，LED灯D1熄灭。

再然后电容C2开始充电，充到电容C2的左边(Q1B点)的电压足以把三极管Q1打开。。。

如此循环，LED灯D1、D2交替亮起和熄灭。

用仿真图，直观地感受电路中各点的波形变化：

LED灯交替亮灭的周期T直接给公式，大家可以根据公式调整参数，改变闪烁的时间长短：

T = 0.69 * (R1 *C1 + R2 * C2)

注意：如果发现计算出来的理论值和实际值不相符，则调整公式中“0.69”这个参数。

三、扩展知识

这个电路也叫“多谐振荡器”，为什么呢？

因为电路产生的是矩形波，“多谐”是指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。

还有一个叫法，因为电路产生矩形波，于是又叫做“矩形波发生器”。。。

这还没完，它还叫“无稳态电路“。。。

因为电路产生了自激振荡，总没有一个稳定的状态，看两个LED灯闪来闪去就知道，它不会一直熄灭，也不会一直点亮。

四、最后

掌握了有趣的知识，就用它来做一些有意思的产品，享受玩电子的乐趣吧！

求点赞，下次再见！

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