簡 介： 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)上看到的一個(gè)最為簡單的音頻振蕩電路進(jìn)行測(cè)試，發(fā)現(xiàn)它的確具有工作可能性。并對(duì)于它的工作原理進(jìn)行初步分析。
關(guān)鍵詞： 振蕩電路，單結(jié)晶體管，負(fù)阻抗

01 單管振蕩器

一、電路來源

??在 ?吊打三極管^[1] 展示了一個(gè)由單個(gè)NPN三極管、兩個(gè)電阻，一個(gè)電容，一個(gè)LED和9V干電池組成的LED閃爍振蕩電路。它是利用了三極管反向擊穿時(shí)所呈現(xiàn)的“負(fù)阻抗”特性產(chǎn)生的間歇振蕩器現(xiàn)象。

??今天（2021-09-26）看到 ?Instructables^[2] 網(wǎng)站上給出了另外一個(gè)簡單的振蕩電路（ Simplest Oscillator (Transmitter) ）。這個(gè)電路與上面的電路相同之處，都是不按常理出牌。下面這個(gè)電路從常理上來看，它不會(huì)產(chǎn)生振蕩的。

??那么這個(gè)電路是否真的能夠振蕩？它的工作原理又是什么呢？

二、構(gòu)建電路

1、電路原理圖

??原網(wǎng)站給出的電路圖沒有給出電路中的元器件。下面電路圖中給出了實(shí)驗(yàn)電路以及各元器件的參數(shù)。

2、搭建測(cè)試電路

??在面包板上搭建了上述簡單的實(shí)驗(yàn)電路。那么它是否真的可以進(jìn)行工作呢？

三、測(cè)試結(jié)果

1、基本振蕩波形

??打開 5V電源，動(dòng)圈式喇叭中便發(fā)出蜂鳴聲音。電路震蕩的頻率并不是非常穩(wěn)定，當(dāng)手觸碰喇叭，或者面包板上的元器件的時(shí)候，振蕩頻率都會(huì)發(fā)生變化。

??可以看到實(shí)際施加在揚(yáng)聲器上的波形是間歇高頻振蕩波形。這個(gè)高頻信號(hào)頻率與包絡(luò)線也會(huì)隨著喇叭的不同位置以及測(cè)試示波器探頭是否接入有關(guān)系。

??下面是示波器探頭不通過引線直接抵觸在三極管E級(jí)測(cè)試的的波形。

??使用示波器測(cè)量脈沖中高頻振蕩頻率，居然達(dá)到了驚人的315MHz ！這的確出乎人的意料。

2、更換電路器件參數(shù)

(1) 三極管

??將三極管9018更換成 8050，它的截止頻率為100MHz，低于上面測(cè)試脈沖高頻信號(hào)的頻率。更換之后，電路便沒有脈沖輸出了。

(2) 電容C1

??更換電容C1，可以改變脈沖低頻成分的頻率。增加C1，低頻頻率降低；減少C1，增加低頻頻率。

(3) 揚(yáng)聲器

??測(cè)試了兩款揚(yáng)聲器。左邊的揚(yáng)聲器的標(biāo)稱阻抗為4歐姆，右邊的揚(yáng)聲器的標(biāo)稱阻抗也是4Ω。但是在接入電路之后，左邊的揚(yáng)聲器沒有振蕩，右邊的揚(yáng)聲器會(huì)產(chǎn)生震蕩。

??使用SmartTweezer測(cè)量兩個(gè)揚(yáng)聲器的交流阻抗（10kHz下的電阻與電感）。可以看到兩個(gè)揚(yáng)聲器的主要差別在于電感量不同。

? ● ?左邊揚(yáng)聲器：
???電阻：8.6Ω
???電感：230uH

? ● ?右邊揚(yáng)聲器：
???電阻：7.5Ω
???電感：64uH

02 問題分析

??上面的初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了上述振蕩電路的能夠工作，但問題來了：它為什么能夠工作？原理是什么？

??初步分析，這個(gè)電路應(yīng)該是由揚(yáng)聲器及其引線中的電感成分，與三極管的Cbe，Cbc雜散電容形成了單管電容振蕩電路。形成高頻振蕩之后，三極管的基極輸入電阻也呈現(xiàn)出“負(fù)阻”特性，再由電路中的 R1、C1與三極管基極的負(fù)阻抗特性組成了間歇振蕩電路。

??這種利用負(fù)阻抗特性形成的間歇振蕩器，最初在單結(jié)晶體管振蕩電路中應(yīng)用最為廣泛。下面是基本的單結(jié)晶體管振蕩電路圖。

??上述電路的工作的基本條件就是需要能夠形成高頻振蕩，之后才能夠形成音頻振蕩。而高頻振蕩中需要 應(yīng)用到三極管以及揚(yáng)聲器的雜散參數(shù)，因此不同的三極管與揚(yáng)聲器對(duì)于高頻振蕩形成有影響。有的參數(shù)可以工作，有的不工作。

參考資料

[1]吊打三極管: https://zhuoqing.blog.csdn.net/article/details/109474940

[2]Instructables: https://www.instructables.com/

##?速度與激情

??親愛的卓大大，以下是我對(duì)“基礎(chǔ)四輪組的”一點(diǎn)點(diǎn)想法：

??智能車競賽作為工科熱門競賽，至今已經(jīng)誕生四輪，三輪，兩輪，單車，麥克納姆輪等多種組別，整體任務(wù)越來越多，愈加智能化。近來幾年還單設(shè)了智能化程度更高的創(chuàng)意組。

??四輪組作為傳統(tǒng)組別，一直是智能車競賽最為純粹的速度組，極具觀賞性。隨著競賽的日益成熟，速度擔(dān)當(dāng)?shù)幕A(chǔ)四輪組賽場均速多在3.5m/s-3.8m/s之間，并沒有在速度上與其他組別拉開較大差距。在智能化的大趨勢(shì)下，我覺得可以保留一個(gè)純粹的“速度與激情”組別。

??在公眾號(hào)上看到了對(duì)基礎(chǔ)四輪的討論，給出的建議是增加賽道難度，增加花樣，減小電磁與攝像頭的差異。

??我的觀點(diǎn)恰恰相反：降低難度，減少花樣，專攻速度。 對(duì)于攝像頭與電磁的差異，我覺得方案選擇能力也是競賽工程能力的一部分，所以對(duì)二者沒有特殊平衡性要求。

??對(duì)此有以下建議：

1. 組別名稱變更

??由“基礎(chǔ)四輪組”變更為“急速四輪組”。

2. 賽道改動(dòng)

??賽道降低難度，取消特色元素，僅僅保留直道，彎道，十字。彎道最小曲率半徑相比其他組別增加20cm，比如視覺組彎道最小處為30cm，那么急速四輪組調(diào)整為50cm。隨著彎道半徑的增加，一可以提高車模彎道極限速度，二可以增加電磁傳感器前瞻（若彎道半徑短，過長的前瞻會(huì)越過至隔壁賽道）。

3. 傳感器限制放松

??攝像頭高度限制放松至30cm，電磁前瞻不限制。

4. 車模要求

??車模B,C車模任意選擇，電機(jī)，舵機(jī)的型號(hào)與數(shù)量不可改動(dòng)，輪胎打磨要求取消至少能看清花紋的限制，如果可以，甚至允許使用防滑膠套（再造“錢江一號(hào)”神話）。

??希望以上建議，使得賽場上能夠看到5m 神車?。?！給競賽帶來速度上的極致享受。