上拉式磁懸浮電路小析.docx

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1、上拉式磁懸浮電路小析（最簡化電路，僅需一個運放）(2011-04-3003:39:37)轉載▼標簽：分類：好玩的科學磁懸浮電路分析早幾次的博文中曾介紹過一個用反饋電路將釹鐵硼磁鐵懸浮在空中的實驗。當時是照搬動力哥博客上的電路圖。開始理解得不是很深入，后來自己對著這個電路東敲西打，做了各種改動的嘗試（其間燒毀三極管一個，燙傷手指一根），發(fā)現(xiàn)如下的簡化版電路也可以工作（但是懸浮的時間比原來的那個電路要短）：電路只使用了一級放大，放大倍數(shù)約為1000。第二個運放起到一個轉換輸入輸出電阻的作用。連接在三極管基極和發(fā)射極的電容我發(fā)現(xiàn)有至關重要的作

2、用。如果沒有它，磁鐵大于幾個赫茲的小振動會被放大，很快就不穩(wěn)定而掉落了。有了它，這些“高頻”的振動就會被濾掉，磁鐵穩(wěn)定懸浮可達數(shù)十秒鐘（原來的那個1電路可以懸浮達數(shù)分鐘或更久）。而其他更低頻的振動，比如一個赫茲以下的，反饋都能應付得過來。為什么會是這樣，得需進一步的分析電路的頻率響應，這就不是我這個業(yè)余愛好者能勝任了。各位高人前輩不吝賜教。動力哥博客中介紹的電路用了兩級放大，第一級和第二級中有個微分電容。我的嘗試表明那個電容作用不大，不如把它用來穩(wěn)定三極管基極電壓的作用明昨天還用示波器看了一下輸出到三極管的電壓。本來是想輸入一個1mV的

3、正弦波，看輸出的放大倍率是否是1000。結果一看嚇一跳。在根本沒有輸入正弦波的情況下，輸出已經(jīng)是在拼命的震蕩了，見下示意圖：這些震蕩不具有確定的單一頻率，但是主要頻率成分大概是2兆赫。這么高頻的震蕩，都快趕上調(diào)頻收音機的信號了。我估計這是由于輸入的噪音引起的。因為只需要兩毫伏的噪音幅度就可以讓這個放大1000倍的電路瘋狂了。幸好這個震蕩頻率高，三極管那里基本上反應不過來，所以接收到的只是一個平均電壓2.5V。調(diào)試要點：電路調(diào)試的時候，最好是串聯(lián)一個電流表在線圈上，時刻監(jiān)測，使得調(diào)試靜態(tài)工作電壓變得簡單。Update:不甘心于懸浮的振蕩會

4、迅速自激，于是上網(wǎng)搜索“放大電路自激振蕩”，發(fā)現(xiàn)一般放大電路會在電源正負極加上一個大電容以濾去可能引起振蕩的噪聲。我加了2一個4.7uF的電容短接在電源的正負極，電路表現(xiàn)瞬時提高。比當時那個加在三極管基極和發(fā)射極的那個還有效?，F(xiàn)在磁鐵已經(jīng)懸浮了7分鐘了，如果沒有什么不可抗拒力發(fā)生的話，估計永遠也不會掉下來。我把第二級電壓跟隨也去掉了，只用了第一級放大電路，放大倍數(shù)減小到了440。電路圖如下：3