最好数子电路课件第8章.ppt

数制转换 8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器 工作原理 ①第一暂稳态电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态。 假定t=0时，为第一暂稳态 vI = vC= 0，vO1=1， vO= 0 电容充电，vC ↗ vC ↗→ vI ↗ vI=VTH时，电路产生正反馈 vI↗ →vO1↘→vO ↗ 进入第二暂稳态，vO= 1 。 vO= VDD 。 + vC - 0 1 0 → VOH 1 0 1 vC不能突变，且D1钳位，所以在第二暂稳态开始， vI =VDD + 0.7V，vC =0.7V 2V 2.5V 5V 5.7V 4.5V 2.5V 0V 2.5V 0V 5V 8.3 多谐振荡器 8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器 工作原理 ②第二暂稳态电容放电，电路自动翻转到第一暂稳态。 第二暂稳态开始， vC=0.7V，vO=VDD ， vI = VDD+vC= VDD+0.7 电容先放电后反向充电，vC ↘ vC ↘ → vI ↘ vI=VTH时，电路产生正反馈 vI ↘→vO1 ↗ →vO ↘ vO= 0 进入第一暂稳态。 + vC - → VOL 1 0 1 0 1 0 vC不能突变，且D2钳位，所以在第一暂稳态开始， vI= vC=－0.7V 周而复始，在两个暂稳态之间交替变换，输出矩形波。 8.3 多谐振荡器 8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器 ①第一暂稳态开始， vO= 0，vI = vC = －0.7V ， 电容充电至 vI=VTH，电路自动翻转到第二暂稳态 ②第二暂稳态开始， vO= 1，vC =0.7V， vI = vO +vC= VDD+0.7 电容放电至 vI=VTH，电路自动翻转到第一暂稳态 8.3 多谐振荡器 8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器 2.振荡周期的计算 T1第一暂稳态时间计算 vI (0+) = vC (0+) =－0.7V ≈0 vI (∞) = vC (∞) =VDD， τ=RC，T1为C充电的时间 vC =0充电至 vC =VTH 0状态 t=T1时 8.3 多谐振荡器 8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器 2.振荡周期的计算 T2第二暂稳态时间计算 vI (0+) = vO (0+) +vC (0+) = VDD + 0.7 ， vC (∞) =－VDD ， vI (∞) = 0， τ=RC， T2为C反向充电的时间 vC =0充电至 vC =－(VDD－VTH)，即此时 vI= vO +vC = VTH 由于与T1充电RC参数一致，即T2为从0充电(VDD－VTH)的时间 8.3 多谐振荡器 1. 工作原理 上电时，vC = 0 VT－ ，vO=1 ①暂稳态Ⅰ：vO=1 ，对C充电， vC ↗ ， ②自动翻转Ⅰ：当vC VT+ ， vO=0 。 ③暂稳态Ⅱ： vO=0 ， C放电， vC ↘ ， ④自动翻转Ⅱ ：当vC VT－ ， vO=1 ，又进入暂稳态Ⅰ。 o vC t VT－ VT+ o vO t 8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路 周而复始，在两个暂稳态之间交替变换，输出矩形波。 电路组成 电路电压波形 1 0 8.3 多谐振荡器 8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路 2. 振荡周期计算 T1计算： τ=RC vI (0+) = VT－ ，vI (∞) = VDD， vI (T1 ) = VT+ o vC t VT－ VT+ o vO t T1 T2 8.3 多谐振荡器 8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路 2. 振荡周期计算 T2计算： τ=RC vI (0+) = VT+ ，vI (∞) = 0， vI (T2 ) = VT－ o vC t VT－ VT+ o vO t T1 T2 8.3 多谐振荡器 8.3.3 石英晶体振荡器 1. 石英晶体电路符号和选频特性 用门电路组成的多谐振荡器频率稳定性较差，如果要求产生频率稳定性很高的脉冲波形，就要采用石英晶体组成的石英晶体振荡器。 电路符号 阻抗频率特性 石英晶体选频特性非常好，它有一个极为稳定的串联谐振频率 f s， 等效品质因数Q值也很高，当 f = f s ，电抗X=0，阻抗也非常小，该频率信号最容易通过，其它频率信号会被石英晶体衰减。 8.3 多谐振荡器 2. 石英晶体振荡电路 石英晶体振荡器振荡频率仅取决于石英晶体的串联谐振频率 f s， 与电路中的R、C的数值无关。 R的作用是使反相器工作在线性放大区；C1用于两个反相器之间耦合；C2的作用是对高次谐波短路，抑制高次谐波。 为了改善输出波形，增强带负载能力，通常在振荡器