很久以前，在一個遙遠(yuǎn)的星系（實(shí)際上，同一個星系，但銀河系正在移動，因此從邏輯上講，它必須遠(yuǎn)離當(dāng)時的位置），我為直流耦合放大器繪制了一個簡單的電路，我認(rèn)為（在我年輕的天真中）看起來很酷。參見圖 1。
    圖 1這是一個比放大器更好的（溫度傳感）振蕩器。晶體管偏置經(jīng)過專門選擇：300 o K時 d(Von – Vsat)/dT = 1/300。

  

 它由三個直接耦合共發(fā)射極放大器（Q1 至 Q3）組成，級聯(lián)增益約為 120 dB (β 3 )，并具有從 Q3 到 Q1 的反向反饋。電容器 C1 旨在提供單個主環(huán)路帶寬限制、穩(wěn)定性促進(jìn)極點(diǎn)。

    我迫不及待地想把它連接起來，看看它是如何工作的。劇透警告：它（非常）沒有——至少不是作為放大器。

    說它“持續(xù)振蕩”（非常）是輕描淡寫的。事實(shí)上，“振蕩抑制”C1看似可以無限制地增大，而振蕩幅度卻不會減少一絲一毫。振蕩頻率降低（與 C1 成反比），但振蕩幅度仍然頑固地保持不變。圖 2顯示了原因。

    圖 2 C1 通過旁路 Q2 提供引發(fā)振蕩的正反饋，如 Q1 和 Q2 集電極波形所示。
    Q1 和 Q2 集電極之間的 C1 連接有效地旁路了 Q2 及其信號反轉(zhuǎn)級，使 Q1 和 Q3 周圍的環(huán)路反饋的凈極性為正，而不是我初預(yù)期的負(fù)。因此，C1 保證振蕩，而不是阻止振蕩！
    每個振蕩周期的 4 步順序如下：
    Vc3：振蕩周期從 Q3 關(guān)閉開始，（綠色跡線）將 Q3 的集電極 Vc3 驅(qū)動至約 4V。
    Vc1：這會打開 Q1，將其集電極從 Von = 700 mV 驅(qū)動到 Vsat = 100 mV（紅色跡線），從而關(guān)閉 Q2。
    Vc2：同時，C1 將 Vc1 處的 Von – Vsat = 600 mV 轉(zhuǎn)換耦合到 Vc2（黃色跡線），從而保持 Q3 關(guān)閉。這種狀態(tài)一直持續(xù)到 Vc2 斜坡回升至 Q3 Von，從而將 Vc3 驅(qū)動為低電平（綠色跡線）。
    這將關(guān)閉 Q1，從而允許 Vc1（紅色跡線）將 C1 的左側(cè)斜坡上升至 Von。這將打開 Q2，將 Vc2 驅(qū)動至 Vsat（黃色跡線），關(guān)閉 Q3，將 Vc3 返回至 4 V（綠色跡線），在步驟 1 開始下一個振蕩周期。
    這里特別值得注意的是，振蕩周期等于 Vc1 斜坡周期 (T1) 和 Vc2 斜坡周期 (T2) 之和，并且振蕩頻率等于該和的倒數(shù)。
    T1 = T2 = T
    T = R1C1(Von – Vsat)/(5 – (Von + Vsat)/2) + Td（晶體管延遲時間）
    Fout = 1/(2T + 2Td)

    對 2N3904 數(shù)據(jù)表的研究表明，Vsat = 100 mV，與溫度和集電極電流無關(guān)（ Ic = ~10 mA），而 Von 隨溫度和電流以可預(yù)測的速率變化。如果仔細(xì)選擇偏置電流，則可以在有用的溫度范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)非常接近 Fout = 1000Tabs = (1 kHz/ o K)的溫度響應(yīng)。圖 1 中所示的組件值從 270 o K 到 330 o K = -3 o C 到 +57 o C = 27 o F 到 135 o F，這在圖 3中繪制為實(shí)現(xiàn)的響應(yīng)（紅色曲線）與理想的 1 kHz/ o K（藍(lán)線）相比。

    圖 3圖 1 的輸出頻率與溫度的關(guān)系（選項(xiàng)卡）。Fout = 1 kHz（制表符 +/-2 o K）。
    因此，圖 1 不是放大器，而是有趣的數(shù)字溫度傳感器的基礎(chǔ)。
    以下是一些結(jié)論性意見。
    自加熱：所有有源溫度傳感器都關(guān)心的是自加熱誤差。TO-92 中的 2N3904在靜止空氣中將自身加熱約 200 o C/Watt = 0.2 o K/mW（壞情況，在移動空氣中加熱較少）。Q3 的功耗 < 2 mW，而 Q2 在周期的一小部分內(nèi)導(dǎo)通，其散熱和溫升可以忽略不計。
    Q3 貢獻(xiàn)了一半的振蕩周期，因此圖 1 電路的總自熱誤差為 1 kHz*0.2/2 = ~100 Hz = 0.1 o K。這在大多數(shù)應(yīng)用中是可以接受的（但請注意，Q2 和Q3 應(yīng)與電阻器消耗的約 65 mW 良好隔離。
    成本/性能：將分立元件電路的價格和性能與競爭 IC 進(jìn)行比較，對于多部件器件來說，很少會表現(xiàn)得很好，但圖 1 的表現(xiàn)并不算太差。其精度（在有用的溫度范圍內(nèi)+/- o 2）和分辨率（例如，1/4秒計數(shù)間隔約為16位）與典型的數(shù)字溫度測量芯片（例如，TMP125）相比，其組件的成本也是如此（~2 美元）。