最近突發奇想，想設計一個電路，這個電路的功能是當電路兩端電壓超過某一門限時，整個電路導通，直到兩端電壓下降到接近0為止。如果將這個電路并聯在電容兩端，就可以在電容電壓超過門限后將電壓釋放到接近0V。這種電路的行為接近單穩態電路，但與555定時芯片搭建的單穩態電路相比，我這個電路 不需要獨立的供電電源 ，可以認為是個無源電路。如果將這個電路并聯在RC濾波電路的電容兩側，就可以組成振蕩電路，輸出三角波。本文講解一下這個電路從需求分析到設計調試的整個過程。

根據以上需求設計電路，首先需要從兩個動作門限入手，再此我們把切入放電的門限稱為 切入門限 ，退出放電的門限稱為 退出門限 ，要求切入門限比退出門限高，因此需要一個滯環電路。

振蕩電路中通常會有滯環電路，以三角波發生電路為例，可以簡化為前級的滯環和后級負積分電路兩部分，滯環電路內部為正反饋，環路整體反饋為負反饋。當輸出電壓處于滯環環寬范圍內時，輸出電壓朝著一個方向積分，當電壓接觸到滯環環寬邊界時，滯環電路輸出反轉，驅動積分電路輸出朝著反方向增長，如此反復使電路輸出不斷反轉，在輸出端獲得三角波，在滯環電路輸出端獲得方波。

三角波發生電路

如果我這個過壓觸發的放電電路使用運算放大器實現，那就十分簡單了。但要考慮到運放需要工作在穩定的供電電壓兩端，這限制了應用場景。目前僅考慮使用二極管三極管電容電阻等常規分離元件實現該功能。

首先考慮可以應用自鎖電路實現滯環，當達到動作門限觸發自鎖電路，電路輸出狀態轉變并鎖定狀態，使用該狀態驅動開關管放電。當電路觸發放電后，需要一直將電壓釋放直到接近0V。電壓到達接近0V時電路已經處于沒有供電的狀態，自鎖將自動解除。

關于設計自鎖電路，不知道大家還記不記得晶閘管的等效結構，兩個三極管相互控制對方的基極，開通以后實現自鎖，這和我們的電路行為特征十分相似。 通過分立元件實現方式如下圖：

三極管自鎖電路

圖中的電阻可以在很大范圍內進行調整，觸發輸入端增加了穩壓管，用來設定觸發門限。 該電路雖然可以用于過壓觸發，但并不能在V+與V-之間提供一個低阻抗的放電通路，因此還需要額外增加一個開關管Q1。

如上圖增加了Q1作為放電管，Q1的門極的D2和C1用于提供放電延時，可以在前端自鎖電路已經退出自鎖后仍然保持一段時間放電，將電壓放的更徹底一些。 電路前端放置了一個RC電路，將設計的電路并聯在電容兩端。

經過實驗發現，電路不能正常工作，電路兩端電壓大約1.3V，并保持在這個電壓。 經過測量幾個基極節點的電壓發現電路進入了線性工作狀態。 當自鎖電路第一次觸發后，驅動放電三極管Q1，當電壓逐漸下降后自鎖電路還沒有退出自鎖狀態，但三極管Q1由于發射極與集電極的電壓差Vce下降，已經退出了飽和導通狀態了，電流下降，最終進入了穩態。

根據這個分析，考慮提高自鎖電路的退出門限電壓，如此自鎖電路提前退出自鎖狀態，使Q1關斷，電容電壓重新開始上升。

如上圖在Q2的發射極串聯了2.0V穩壓管，假設穩壓管為理想特性，則在電容C2電壓下降到2V時觸發電路會退出自鎖狀態，Q1關斷。

從實驗結果上看，已經可以退出放電狀態，但放電效果并不算很理想，殘壓達到1.5V。 目前看來，仍然有一定風險進入線性區，假設電容電壓下降過程中，Q1的驅動電壓下降緩慢，則可能進入一個穩態，不能使Q1徹底關閉。 電容C1和二極管D2的存在可以一定程度上規避這個問題，相當于為關斷增加了滯環。 其實這個問題可以追溯到控制環路參數的相關知識點。

目前猜測直接使用晶閘管也可以實現該功能，但不排除在晶閘管AK間電壓下降到一定程度時進入并保持在線性導通狀態，后面如果有機會我會找個晶閘管試一下。