互补振荡电路原理与负阻特性分析：RLC串联如何产生间歇振荡模拟小鸡音效

先来听一下这个由LTspice仿真电路产生的声音。这是通过wave命令将电路out节点的电压信号保存为波形文件得到的结果，听起来很像小鸡的鸣叫声。那么，这个有趣的音效究竟是如何产生的呢？

电路结构分析

该电路可以清晰地划分为左右两个部分。右侧是一个常见的互补振荡电路，其负载R1可以用一个8Ω的扬声器替代，用于输出恒定的音频振荡信号。电路的关键创新在于左侧增加的RLC串联网络。

一个普通的RLC串联电路本身并不会自发产生振荡。但是，当它被连接到互补振荡电路中Q1三极管的基极时，奇妙的变化发生了：RLC电路开始产生低频振荡，并显著影响了右侧主电路的振荡状态。这是为什么呢？

接下来，我们观察电路中Q1基极与Q2集电极的波形。下图中的蓝色波形是Q1的基极信号，可以看到它呈现出两种明显不同的状态。绿色波形则是输出信号，表现为一个频率逐步升高的方波。

由于受到串联RLC电路的影响，Q1基极信号在电路振荡期间会急剧下降，甚至形成负电压，这直接导致振荡停止。在振荡停止的间歇期，偏置电阻R2会向RLC电路充电，使得Q1基极电压缓慢回升。当电压升高到一定程度后，电路又重新进入振荡阶段。如此周而复始，便形成了独特的间歇振荡模式。这种特殊的波形现象是理解信号与系统中瞬态响应与稳态转换的一个生动案例。

深入理解负阻特性

在许多间歇振荡电路中，都存在一个共同的关键特性——负阻抗。在本电路的互补振荡结构中，Q1三极管的BE结具有整流特性，这会拉低基极的平均电压，进而降低电路的振荡频率。

如果从外部向基极注入一个偏置电流，电流增大会提高电路的振荡频率。更强的振荡又会加剧Q1 BE结的整流作用，导致基极电压进一步下降。因此，从外部端口看，输入电流增大反而引起电压下降，这种电压与电流反向变化的关系就构成了负电阻特性。

单结晶体管是具备典型负阻特性的元件，常被用于构建间歇振荡器。其内部的等效电阻会随着注入载流子的增加而减小，从而形成负阻。在外部搭配RC充电回路，即可在其发射极产生弛豫振荡。此外，氖泡的导通特性、三极管BE结的反向导通等也都具有负阻效应，在外围增加合适的储能和定时电路（如RC回路）后，同样能产生振荡信号。利用LTspice这类强大的电路仿真工具，可以非常直观地验证和探究这些非线性元件的负阻行为及其在振荡电路中的应用。

总结

本文分析了一个能产生小鸡鸣叫音效的趣味电路。其核心原理是在标准互补振荡电路的偏置节点引入了一个RLC串联回路，巧妙地利用了该节点形成的负阻抗特性，从而激发出间歇振荡。这种间歇振荡的音频信号经过扬声器播放，便模拟出了生动的小鸡叫声。