用门电路组成的多谐振荡器.docx

5．3．1用门电路组成的多谐振荡器1、电路结构??? 多谐振荡器由门电路和阻容元件构成，它没有稳定状态，只有两个暂稳态，通过电容的充电和放电，使两个暂稳态相互交替，从而产生自激振荡，输出周期性的矩形脉冲信号。如要求输出振荡频率很稳定的矩形脉冲时，则可采用石英晶体振荡器。由于矩形脉冲含有丰富的谐波分量，因此，常将矩形脉冲产生电路称作多谐振荡器。??? 右图为由TTL门电路组成的对称多谐振荡器的电路结构和电路符号。图中G1、G2两个反相器之间经电容C1和C2耦合形成正反馈回路。合理选择反馈电阻RF1和RF2，可使G1和G2工作在电压传输特性的转折区，这时，两个反相器都工作在放大区。由于G1和G2的外部电路对称，因此，又称为对称多谐振荡器。2、工作原理??? 设uO1为低电平0、uO２为高电平1时，称为第一暂稳态；uO1为高电平1、uO２为低电平0时，称为第二暂稳态。? 设接通电源后，由于某种原因使uI1产生了很小的正跃变，经G1放大后，输出uO1产生负跃变，经C1耦合使uI２随之下降，G２输出uO２产生较大的正跃变，通过C２耦合，使uI1进一步增大，于是电路产生正反馈过程。? 正反馈使电路迅速翻到G1开通、G２关闭的状态。输出uO1负跃到低电平UOL，uO２（uO）正跃到高电平UOH，电路进入第一暂稳态。?? ? G2输出uO２的高电平经C2、RF1、G1的输出电阻对电容C2进行反向充电，使uI1下降。同时，uO2的高电平又经RF2、C1、C1的输出电阻对C1充电，uI2随之上升，当uI2上升到G2的阈值电平UTH时，电路又产生另一个正反馈过程。? 正反馈的结果使G2开通，输出uO由高电平UOH跃到低电平UOL，通过电容C2的耦合，使uI1迅速下降到小于G1的阈值电压UTH，使G1关闭，它的输出由低电平UOL跃到了高电平UOH，电路进入第二暂稳态。? 接着，G1输出的高电平uO1经C1、RF2和G2的输出电阻对C1进行反向充电，uI2随之下降，同时，G1输出uO1的高电平经RF1、C2和G2的输出电阻对C2进行充电，uI1随之升高。当uI1上升到G1的UTH时，G1开通、G2关闭，电路又返回到第一暂稳态。??? 由以上分析可知，由于电容C1和C2交替进行充电和放电，电路的两个暂稳态自动相互交替，从而使电路产生振荡，输出周期性的矩形脉冲。3、振荡频率的估算??? 如多谐振荡器采用CT74H系列与非门组成，当取RF1＝RF2＝RF、C1＝C2＝C、UTH＝1.4V、UOH＝3.6V、UOL＝0.3V时，则振荡周期Ｔ可用下式估算：T＝2tW≈1.4RFC??? 当取RF＝1KΩ、C＝100 pF～100 μF时，则该电路的振荡频率可在几赫到几兆赫的范围内变化。这时tＷ１＝tＷ２＝tＷ≈0.7RＦC。输出矩形脉冲的宽度与间隔时间相等。?