このFETを備えた非安定マルチバイブレータ回路はどのように機能しますか?



How Does This Astable Multivibrator Circuit With Fets Work



解決:

非安定マルチバイブレータがどのように機能するかを理解していれば、これがどのように機能するかを確認できます。ただし、前後に移動する代わりに、実際には「円を描く」ようになります。
まず、各LEDとそのMOSFETのドレインの間に抵抗が必要ですが、1M抵抗はドレインに直接接続されたままです(回路がどのように機能するかを理解できるように、このような抵抗を使用して以下の回路を描きました)。
この「発振器」は、実際には1つのMOSFET / LEDから次のMOSFET / LEDに円を描いて移動します。

回路図



この回路をシミュレートする–CircuitLabを使用して作成された回路図

Q1がオンになっているとしましょう。そのドレインは接地されており、Q2ゲートは接地されたままであるため、Q2はオフ状態になります。
Q2がオフ(導通していない)であるため、そのドレインはハイであり、1M抵抗を介してQ3のゲートのコンデンサを充電します(Q3はこの時点でオフであり、ドレインをハイに保ち、Q1ゲートをハイにしてQ1をオンにします)。
Q3のゲートのコンデンサ電圧が十分に高いレベルに達すると、Q3がオンになり、ドレインがロー(グランド)になり、Q1のコンデンサがオフになるまでゆっくりと放電されます。
Q1がオフになると、そのドレインがハイになり、Q2がオンになるまでQ2ゲートコンデンサが充電されます。これにより、Q2ドレインがローになり、Q3がオフになるまでQ3ゲートコンデンサがゆっくりと放電されます。
私の理解では、一度に2つのLEDが点灯します。
この円全体が開始するために、トランジスタの1つ(わずかな不等式またはコンポーネントの許容誤差による)が他のトランジスタよりも早くオン状態になり、他のトランジスタがそれに続きます。最初の1または2サイクルでは、すべてのLEDがオフになるか、その他の不規則性が発生する可能性がありますが、最初の2、3サイクル後、すぐに適切な「モーション」に設定する必要があります。




これは本質的に、発振器を作るためにリング状に接続された3つのインバーターです。リングオシレーターの詳細については、https://wiki.analog.com/university/courses/alm1k/alm-lab-ring-oscをご覧ください。

しかし、LEDに電流制限抵抗がないことは控えめに言っても気になり、おそらくそれらなしでは機能しません。

編集:それで私はこれをそのまま描き、抵抗器を追加してそれをシミュレートしようとしました。振動し始めていないようです。代わりに、バイアスポイントを見つけて停止します。



フォローアップ:CircuitLabシムには2つの問題がありました。 (1)シムで「イニシャルをスキップ」する必要があります。(2)LEDのVfを変えます。 CircuitLabのLEDモデルはすべて0.6VのVfを使用しますが、これは正しくないだけでなく、Vfの差を頼りに収束するため、回路が機能しなくなります。私はこれらの変更を加えました、そしてそれは働きます。

回路図

この回路をシミュレートする–CircuitLabを使用して作成された回路図

詳細:Falstadでも機能するようにしました。動作が見やすくなるように時定数を変更しました。ここで試してみてください


楽しみのために、息子のジャックと私は今日、3つの同一のLEDを含む、わずかに異なるコンポーネント値で回路を構築しました。これが動作中のビデオです

https://youtu.be/rBFr7FjpPtw

そして、これが3つのMOSFETのドレインの電圧のスコープトレースです。黄色のトレースは右端のLED、緑色は中央のLED、青色は左側にあります。

スコープトレース

隣接するLEDがオンになる直前に、各LEDがオフ(ドレインハイ)になることに注意してください。

編集: 後で、4番目のスコープチャネルを使用して、トランジスタの1つのゲートの電圧を表示できることに気づきました。

別のスコープトレース

黄色(ドレイン)と赤(ゲート)のトレースは、他のトレースよりも垂直方向のスケールが大きいことに注意してください。私にとって、この写真は、ゲートが臨界電圧(使用したトランジスタでは約2.7V)を超えると、黄色のトランジスタのドレインが低いことを明確に示しています。これを水平カーソル線で示してみました。ゲートはコンデンサの1つの電圧にあり、左側の次のトランジスタ、つまりここで緑色で示されているトランジスタの影響を受けた指数曲線で充電および放電します。

それがどのように機能するかについての説明は他の人に任せます。