檢測和跟蹤小型金屬物體的傳感器是方便的小工具，無論是用于在裝配線上布置工件，還是在海灘上尋找丟失在沙子中的“寶藏”。典型的傳感器設(shè)計(jì)包括集成到振蕩器中的電感器，因此金屬進(jìn)入電感器的磁場會(huì)改變振蕩頻率。圖 1顯示了一個(gè)特別簡單且廉價(jià)的示例，該示例可生成約 100 kHz 可變頻率脈沖串，適合直接輸入到典型 MCU 的內(nèi)部計(jì)數(shù)器/定時(shí)器外設(shè)。

　　圖 1將觸發(fā)器輸出與扼流圈交叉耦合，形成周期與電感成正比的振蕩器，從而形成金屬物體的簡單傳感器。

　　這是它的工作原理。

　　Q1、Q2 和相關(guān)的 R 組成基本置位/復(fù)位雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（觸發(fā)器），只要提供電源，該多諧振蕩器通常會(huì)穩(wěn)定并保持兩個(gè)穩(wěn)定且互斥狀態(tài)之一：Q1 ON 和 Q2關(guān)閉，反之亦然。但當(dāng)如圖所示在晶體管集電極之間添加電感器 L 時(shí)，事情會(huì)變得更有趣（并且不太穩(wěn)定）。

　　現(xiàn)在，由于 OFF 晶體管的集電極（約 2.5 V）和 ON 晶體管的集電極（約 0V）之間存在電壓差，并且假設(shè)扼流圈串聯(lián)電阻 《《 Rn（n = 1、2、3 或4），電流開始通過 L 斜坡上升，時(shí)間常數(shù)為 L/（R/2）。這會(huì)降低 OFF 晶體管集電極的電壓，從而降低提供給 ON 晶體管基極的電流。終，基極電流降得太低，晶體管的電流增益無法使其保持飽和，從而使其關(guān)閉。隨后，扼流電流 （I L ） 將該晶體管的集電極驅(qū)動(dòng)至 5 V，并將相反的晶體管導(dǎo)通，導(dǎo)致 I L開始反向并開始新的振蕩半周期，每個(gè)半周期都有一個(gè)周期的：

　　Thalf = （L/R/2）Log e （hfe），

　　R = R n n = 1、2、3 或 4；L = 扼流圈電感，

　　hfe = 晶體管電流增益。

　　因此，

　　Fout = 1/Tcycle = （R/L）/Log e （hfe），

　　2N3904 的典型 hfe 為 ~150，因此 Log e （hfe） ~ 5，且

　　Fout = R/L/5。

　　圖 2和圖 3更詳細(xì)地顯示了時(shí)序關(guān)系的來源。使用圖 1 的電阻器和電感器值，

　　Fout = 1000 歐姆/2 mHy/5 = 100 kHz。

　　圖 2約 5μs 振蕩半周期期間的電感電流波形。

　　圖3振蕩器波形：I L和Q1、Q2 輸出信號(hào)。

　　當(dāng)然，實(shí)際的 2N3904 hfe 既取決于器件又取決于溫度，并且真正的扼流圈具有顯著的串聯(lián)電阻、寄生電容，而且很少是精密元件。因此，上面的頻率表達(dá)式有些近似，但仍然足夠準(zhǔn)確，不會(huì)干擾預(yù)期的應(yīng)用。

　　5 V 的功耗適中，約為 50 mW，并且該電路對電源電壓的耐受性極高，可以在 《1 V 至 》 10 V 的范圍內(nèi)運(yùn)行，前提是輸出幅度取決于電源這一事實(shí)是可以接受的。