第6章 多谐振荡器

6.4自激多谐振荡器6.4.1由门电路组成的多谐振荡器6.4.2用施密特触发器构成波形产生电路6.4.3石英晶体多谐振荡器自激荡振荡器不需外加触发信号，自动产生矩形脉冲6.4自激多谐振荡器自激荡振荡器：电路由开关器件和反馈延时环节组成。基本结构开关电路：逻辑门、电压比较器、定时器等，其作用是产生脉冲信号的高低电平。反馈延迟环节一般为RC电路，RC电路将输出电压延迟后，恰当地反馈到开关电路器件输入端，以改变其输出状态。6.4.1由CMOS门电路组成的多谐振荡器

1.电路组成

vID1

D2

TP

TN

vO1

R

C

D4

D3

TP

TN

vOG1

G2

+VDD

VC组成的多谐振荡器υo1=1,υo=0时,电容充电,υI增加;υo1=0,υo=1时,电容放电,υI下降;υo1与υo反相,电容接在υo与υI之间:

2.工作原理电容充电vI假定电路初态：=1vO1=0vOvI=0V（1）t=0接通电源，电容尚未充电，电路处于第一暂稳态vI当=VTH时，使电路进入第二暂稳态，vo1=0,vo=vI=1vIvO1vOvIVDDVTH0ttvOVDD0电容放电vIvI当=VTH时，迅速使得vO1=VOH,vI=vO=VOL电路返回第一暂稳态

2.工作原理vIvO1vO（2）进入第二暂稳态瞬间，vo=VDD,vI=VDD+VTH

VDD+ΔV+vO1=vOL

T＝RC1n4≈1.4RC

由门电路组成的多谐振荡器的振荡周期T取决于R、C电路和VTH，频率稳定性较差。3.振荡周期的计算vI(0+)0；vC()

VDD=RC,t=t2-t1T1:vI(0+)

VDD；vC()0

=RC,t=t3-t2T2:6.4.2环形振荡器环形振荡器就是利用延迟负反馈产生振荡的。它是利用门电路的传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接而构成的。1.最简单的环形振荡器图6.4.56.4.2环形振荡器vI1由于某种原因产生一微小正跳变，则经过G1门的传输时间tpd后，vI2产生幅度增大的负跳变，再经过G2门的传输时间tpd后，vI3产生幅度增大的正跳变，再经过G3门的传输时间tpd后，vo（vI1）产生幅度更大的负跳变，同理再经过3tpd后vI1跳变为高电平。周而复始，产生振荡。工作原理：振荡周期为其中tpd为反相器的传输延迟时间6.4.2环形振荡器同理若将任何大于、等于3的奇数个反相器首尾相联成环形电路，都你能产生自激振荡，且周期为其中n为串联反相器的个数改进电路如图6.4.7(a)所示，其中增加了RC积分环节，加大了第二节的延迟时间图6.4.5所示的环形振荡器电路虽然简单，但由于门电路的传输时间很小，故振荡频率很高，频率很难调节。6.4.2环形振荡器2.实用的环形振荡器图6.4.5图6.4.7(a)但RC电路的充、放电的持续时间很短，为了获取更大的延迟，将C的接地端改到G1的输出端，如图6.4.7(b)所示图6.4.7(a)6.4.2环形振荡器图6.4.7(b)其中Rs为保护电阻6.4.3用施密特触发器构成的多谐振荡器0VT+VT-vivo6.4.3用施密特触发器构成的多谐振荡器T1=RCln————VDD-VT-VDD-VT+T2=RCln——VT+VT-T=T1+T2振荡周期计算：用施密特触发器构成的多谐振荡器--占空比可调电路1CUIUOR2R1+充电经过R2，放电经过R1，T1=R2Cln————VDD-VT-VDD-VT+T2=R1Cln——VT+VT-q=T1/TT=T1+T2调节R1或R2，即可调节q6.4.4石英晶体多谐振荡器6.4.4

石英晶体多谐振荡器当UO的频率f=fo时，反馈最强，电路才起振。fo的稳定度极高，这就解决了多谐振荡器的稳频问题。结果：f=fo。石英晶体多谐振荡器的震荡频率取决于石英晶体的固有谐振频率f0，而与外接电阻、电容无关。6.4.5石英晶体多谐振荡器常用晶振:32768Hz=215Hz4.194304MHz=223Hz各种固有振荡频率fo的石英晶体已做成成品，可根据所购晶体的fo选择电路的外接RF和C，fo一般都很高，应利用分频器将fo分频为所需频率。6.4.5压控振荡