多谐振荡器原理与电路分析.ppt

多諧振盪器 多諧振盪器的結構 無穩態多諧振盪器 astablemultivibrator 單穩態多諧振盪器 monostablemultivibrator 雙穩態多諧振盪器 bistablemultivibrator 無穩態多諧振盪器 無穩態多諧振盪器是不需要外加觸發信號就能發生振盪 屬於自激式多諧振盪器 單穩態多諧振盪器與雙穩態多諧振盪器是需要外加觸發信號才能發生振盪 這是重點部分 無穩態多諧振盪器 基本電路圖 電晶體式 無穩態多諧振盪器原理說明 1 RB1 RC2與CB1形成電晶體Q1的順向電壓 RB2 RC1與CB2形成電晶體Q2的順向電壓 所以電晶體Q1 Q2皆會導通 當電源接上的瞬間 無穩態多諧振盪器的波形 無穩態多諧振盪器原理說明 2 當電晶體Q1 Q2皆導通時 基極電流會向CB1 CB2充電 假設 1是電晶體Q1的電流增益 2是電晶體Q1的電流增益 且 1 2 無穩態多諧振盪器原理說明 3 此時IC1 IC2 VC1 VC2 VB1 VB2 IB1 IB2 IC1 IC2如此循環下去 終會讓電晶體Q1飽和 VCE1 0V 電晶體Q2截止VCE1 VCC 無穩態多諧振盪器原理說明 3 1 當電源接上時 1 無穩態多諧振盪器原理說明 3 2 當電源接上時 2 無穩態多諧振盪器原理說明 4 由於電晶體Q1飽和 即VCE1 0 2V 所以儲存在電容器CB2的電壓對於電晶體Q2而言 仍然形成逆向偏壓 所以電晶體Q2會持續截止 即VCE2 VCC 當電晶體Q1飽和時 無穩態多諧振盪器原理說明 4 1 而電容器CB2上的電壓會經過電晶體Q1 電源VCC與RB2向CB2做逆向充電 此時VB2 IB2 IC2 VC2 VB1 IB1 IC1 VC1 VB2 如此循環下去 經過T1秒之後 無穩態多諧振盪器原理說明 4 2 電容器CB2上的電壓將形電晶體成Q2的順向偏壓終會讓電晶體Q1截止 電晶體Q2飽和T1 0 693 RB2 CB2 無穩態多諧振盪器原理說明 4 3 無穩態多諧振盪器原理說明 4 4 無穩態多諧振盪器原理說明 4 5 無穩態多諧振盪器原理說明 5 由於電晶體Q2飽和 即VCE1 0V 所以儲存在電容器CB1的電壓對於電晶體Q1而言 仍然形成逆向偏壓 所以電晶體Q1會持續截止 即VCE1 VCC 當電晶體Q2飽和時 無穩態多諧振盪器原理說明 5 1 而電容器CB1上的電壓會經過電晶體Q2 電源VCC與RB1向CB1做逆向充電 此時VB1 IB1 IC1 VC1 VB2 IB2 IC2 VC2 VB1 如此循環下去 經過T2秒之後 無穩態多諧振盪器原理說明 5 2 電容器CB1上的電壓將形電晶體成Q1的順向偏壓終會讓電晶體Q2截止 電晶體Q1飽和T2 0 693 RB1 CB1 無穩態多諧振盪器原理說明 5 3 無穩態多諧振盪器原理說明 5 4 無穩態多諧振盪器原理說明 5 5 無穩態多諧振盪器結論 1 當電源接上時的瞬間使電晶體Q1飽和 Q2截止經過T1秒之後 使電晶體Q1截止 Q2飽和 無穩態多諧振盪器結論 2 再經過T2秒之後 又使電晶體Q1飽和Q2截止如此持續下去 產生振盪 T T1 T2 0 693 RB2CB2 RB1CB1 1 4RBCB 設RB1 RB2 RB CB1 CB2 CB 輸出頻率F 1 T 1 1 4RBCB 無穩態多諧振盪器週期公式 OPA組成無穩態多諧振盪器 OPA的無穩態 OPA與R1 R2組成史密特觸發器 R1與R2形成正回授網路 負回授網路則由R C分壓所組成 OPA組成無穩態多諧振盪器 1 剛接上電源時 電容器C未充電 所以OPA之反相輸入端電壓V VC 0V 故輸出電壓VO為正飽和電壓 此時輸出電壓經R開始C充電 OPA組成無穩態多諧振盪器 2 當電容電壓VC大於OPA非反相輸入端之電壓 V V VU VO sat R2 R1 R2 上限觸發電壓 時 VO即迅速轉變為負飽和電壓 而此時之V 變為V VL VO sat R2 R1 R2 下限觸發電壓 OPA組成無穩態多諧振盪器 3 OPA組成無穩態多諧振盪器 4 由於VO為負飽和電壓 所以電容器開始經由R向OPA之輸出端放電 亦可稱為逆向充電 當電容電壓VC較V VL 為低 負 的電壓時 VO即又迅速轉變為正飽和電壓 如此週而復始 OPA組成無穩態多諧振盪器的波形 OPA組成無穩態多諧振盪器的公式 史密特觸發閘組成無穩態多諧振盪器 數位IC式的無穩態 1 當剛接上電源時 由於電容器C沒有充電 所以VC 0V 故VO VOH 輸出電壓 VOH 經R向C充電 電容電壓VC逐漸上升 當VC VU 輸出轉態為VOL 史密特觸發閘組成無穩態多諧振盪器 1 3 由於VC VOL 所以電容器開始經R向輸出端放電 直到VC VL 輸出又轉態為VOH 4 如此 2 3 向循環 週而復始 史密特觸發閘組成無穩態多諧振盪器 2 史密特觸發閘組成無穩態多諧振盪器的波形 史密特觸發閘組成無穩態多諧振盪器的公式 對CMOS邏輯而言 其VOH VDD VOL VSS CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 數位IC式的無穩態 2 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器波形 剛接上電源VDD時 假設X點為 L Y點為 H Z點為 L CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 1 由於Y點電壓為VDD 所以由Y點經電阻R向電容C充電 其路徑如圖 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 2 等效電路 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 3 1 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 4 當電容電壓VC大於CMOS邏輯閘的臨限觸發電壓VT 1 2VDD 時 閘A的輸出發生轉態 故Y點變為 L Z點變成 H X點瞬間亦變為 L 此時電容C經電阻R放電 直至0V 其路徑如圖所示 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 4 1 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 4 2 等效電路 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 5 1 CMOS閘組成無穩態多諧振盪器 5 當VC 0V 且Z點電壓為VDD 所以由Z點向電容C充電 其路徑如圖所示 電容電壓VC因充電而逐漸上升 使得電阻R上的電壓VR逐漸下降 當VR小於VT 1 2VDD 時 閘A的輸出又發生轉態 故Y變為 H Z點變為 L X點變