最新对称式多谐振荡器学习资料
多谐振荡器
路的振荡频率可在几赫到几兆赫的范围内变化。
2018/10/21
9
5.3.2
环形振荡器
1. 最简单的环形振荡器
图5-16最简单的环形振荡器 (a) 电路 (b) 工作波形
如此周而复始，便产生了自激振荡。 利用集成门电路的传输延迟时间，将奇数个 反相器首尾相连便可构成最简单的环形振荡器。 振荡周期 该电路没有稳定状态。 T=6tpd。 2018/10/21 10
2018/10/21 11
图5-18 RC环形振荡器的工作波形
电路的振荡周期为 T≈2.2RC R不能选得太大（一般1kΩ左右），否则电路不 能正常振荡。 。
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3. CMOS反相器构成的多谐振荡器
图5-19 CMOS反相器构成的多谐振荡器
R的选择应使G1工作在电压传输特性的转折区。 此时，由于uO1即为uI2，G2也工作在电压传输特性 的转折区，若uI有正向扰动，必然引起下述正反馈过程：
2018/10/21
2
对称方波, 是偶函数且奇谐函数，只有奇次谐波的余弦项。
A 振 幅 A A
A
A
A
A
t t t t 振幅A t 直流分量 时间t 基波
频率f 九次谐波 七次谐波 五次谐波 三次谐波 B
t
A
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3
对称方波有限项的傅里叶级数：
有限项的N越大，误差越小例如: N=11时，
从而使uO1迅速变成高电平，uO2迅速变成低电平， 电路进入第二暂稳态。此时， uO1 通过 R 向电容 C 充 电。
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5.3.3 石英晶体振荡器
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振
《多谐振荡器多媒体》PPT课件讲解学习
要求 ：
1、色环电阻器：主要识读 其标称阻值，并用万用表测 量其实际阻值。 2、电容器：电解电容器会 识别判断其正负极性，并用 万用表检测质量的好坏；瓷 片电容器会实读其标称容量， 并判断质量的好坏。 3、发光二极管：识别其类 型与引脚的排列，并用万用 表检测其质量的好坏。 4、555集成电路：注意引脚 并判别质量。 5、扬声器：用万用表测量 其标称电阻，并判别质量。
555集成电路各引脚电位变化情况
问题探讨
②或⑥脚的波形 ③脚输出的波形
影响振荡频率的因素
4、电路测试与分析
各小组对结果作出分析，判断是 否符合性能指标，查找错误的根源，
公布测试结果，并小结测试结果。
4、电路测试与分析
• 测试步骤：
1、用万用表测试555集成电路各引脚电位 2、用双踪示波器分别观察②或⑥脚，③脚的波形，并画出波形。
我得到锻炼的能力是
这次课我表现不够好的地方是
在与同学合作、探讨的过程中 ，我学到了
555多谐振荡器
下课， 休息一会！
结束
代号
R1 R2 R3、R4 C1、 C2
C3 IC LED1、 LED2 SP
名称
色环电阻 色环电阻 色环电阻 电解电容 电解电容
规格
2KΩ 100Ω 200Ω
4.7μF/16V 10μF/50V
瓷片电容 0.01μF 集成电路 NE555 发光二极管 红色
扬声器
8Ω/0.5W
Vcc
直流电源 6V
检测结果 注意事项
555多谐振荡器
作 业：
基本作业：①请简单介绍自己所在小组的电路装接 和调试过程。
②请对自己在项目实施过程遇见的问题 进行分析并给出实验结果。
多谐振荡器介绍
多谐振荡器:摘要：分析了各种多谐振荡器的电路结构及工作原理，并利用Multisiml0．0对部分电路进行了仿真，重点介绍了单稳型多谐振荡器，讨论集成单稳态触发器74121定时元件RC对暂稳态的影响以及单稳型多谐振荡器的应用。
Multisim软件是一种形象化的虚拟仪器电路仿真软件，它能比较快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能，在课堂教学中引入EDA技术，使传统教学环节与先进的仿真技术相结合，实现授课的生动性和灵活性，增强学生对基本概念的理解，激发学生的学习兴趣，培养并有效提高学生综合分析、应用及创新能力。
关键字：Multisiml0．O；多谐振荡器；555定时器；施密特触发器；环形振荡器O 引言在数字系统电路中经常用到多谐振荡器。
多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号便能自行产生一定频率和一定宽度的矩形波，这一输出波形用于电路中的时钟信号源。
由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又将矩形波振荡器称为多谐振荡器。
按照电路的工作原理，多谐振荡器大致分为无稳态多谐振荡器和单稳态多谐振荡器。
1 无稳态多谐振荡器1．1 采用TTL门电路构成的对称式无稳态多谐振荡器对称式多谐振荡器的典型电路如图1所示，它是由两个反相器Gl、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈振荡电路。
电路中G1和G2采用SN74LS04N反相器，RFl=RF2=RF，C1=C2=C，振荡周期T≈1．3RFC，输出波形的占空比约为50％。
RF1、RF2的阻值对于LSTTL为470 Ω～3．9kΩ，对于标准TTL为0．5～1．9kΩ之间。
1．2 采用CMOS门电路构成的非对称式无稳态多谐振荡器如果把对称式多谐振荡器电路进一步简化，去掉C1和R2，在反馈环路中保留电容C2，电路仍然没有稳定状态，只能在两个暂稳态之问往复振荡，电路如图2所示。
假定G2输出为1，电容C充电，在充电开始VI1也为1。
因此，该电压经Rp力口到G1输入端，Gl输出为O，电路稳定工作，C继续充电。
对称式多谐振荡器
戴维南定理等效得：
RE1 R1RF 2 R1 RF 2 RF 2 (VCC VOH VBE ) R1 RF 2
VE1 VOH
§10.4.1 对称式多谐振荡器
(2-2) 暂稳态电路等效（续）
C2放电的等效电路
§10.4.1 对称式多谐振荡器
§10.4.2 非对称式多谐振荡器
由于某种原因使得vI1有微小正跳变时， 发生正反馈
使得vO1低，vO2高，进入第一个暂稳 态，同时C开始放电 随着C的放电，vI1下降，当vI1=VTH，引起
使得vO2低，vO1高，进入第二个暂稳态， 同时C开始充电, 当vI1=VTH电路返回到vO1低， vO2高，又回到第一个暂稳态
放电时间
VOL VTH (VOH VOL ) T2 RC ln VOL VTH
振荡周期（简化后）
2VOH VTH VOH VTH T T1 T2 RC ln( ) VOH VTH VTH
另外，实际上，阈值由于Rs 的存在而偏小一些。
§10.4.3 环形多谐振荡器
脉冲波形的产生和整形
§10.3 多谐振荡器
对称式多谐振荡器 非对称式多谐振荡器 环形多谐振荡器 用施密特触发器构成的多谐振荡器 石英晶体多谐振荡器
Multi-Vibrator
[vai'breitə]
所谓“多谐”
harmonious
§10.4 多谐振荡器
对称式多谐振荡器
§10.4.1 对称式多谐振荡器
vO1 ↓L， vO2 ↑ H；进入第一个暂稳态，同时电容C1开始 充电，C2开始放电
如何观察到所谓的“充”、“放”电？ 根据 逻辑门的输入输出的设计（输入阻抗大，输出阻坑小）， 所以，从输出级“找电源”。 对于输入级的处理，电流是否可以被忽略？
对称式矩形波
基于对称式多谐振荡器的矩形波发生器的设计一多谐振荡器1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。
2．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，无需外触发。
3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的谐波分量，故称作多谐振荡器。
二对称式多谐振荡器1. 电路组成由两个TTL反相器经电容交叉耦合而成。
通常令C1=C2=C，R1=R2=RF。
为了使静态时反相器工作在转折区，具有较强的放大能力，应满足ROFF＜RF＜RON的条件。
图1对称式多谐振荡器2.工作原理假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程：原理示意图2图3使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电平，电路进入第一暂稳态。
此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电容C2放电使uI1降低。
由于充电时间常数小于放电时间常数，所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈值电压UTH，并引起如下的正反馈过程：图4图5使u O2迅速跳变为低电平、u O1迅速跳变为高电平，电路进入第二暂稳态。
使uO2迅速跳变为低电平、uO1迅速跳变为高电平，电路进入第二暂稳态。
此后，C1放电、C2充电，C2充电使uI1上升，会引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。
这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之间振荡，输出端产生了矩形脉冲。
3 实验波形图图6对称式多谐振荡器的工作波形图74 主要参数矩形脉冲的振荡周期为T ≈1.4RFC当取RF ＝1k Ω、C ＝I00 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 例如：Hz f 145= R=2K Ω时 则C=1000μF五 组长评语在本次的课程设计过程中，我们六个人分工明确合理，每个人都提前完成了自己所分得任务，才能使这次课程设计提前完成！回顾起此次课程设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到定稿，从理论到实践。
可以说得是苦多于甜，但是可以学到很多很多的的东西，同时不仅可以巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。
多谐振荡器介绍
多谐振荡器:摘要：分析了各种多谐振荡器的电路结构及工作原理，并利用Multisiml0．0对部分电路进行了仿真，重点介绍了单稳型多谐振荡器，讨论集成单稳态触发器74121定时元件RC对暂稳态的影响以及单稳型多谐振荡器的应用。
Multisim软件是一种形象化的虚拟仪器电路仿真软件，它能比较快速地模拟、分析、验证所设计电路的性能，在课堂教学中引入EDA技术，使传统教学环节与先进的仿真技术相结合，实现授课的生动性和灵活性，增强学生对基本概念的理解，激发学生的学习兴趣，培养并有效提高学生综合分析、应用及创新能力。
关键字：Multisiml0．O；多谐振荡器；555定时器；施密特触发器；环形振荡器O 引言在数字系统电路中经常用到多谐振荡器。
多谐振荡器是一种自激振荡器，在接通电源以后，不需要外加触发信号便能自行产生一定频率和一定宽度的矩形波，这一输出波形用于电路中的时钟信号源。
由于矩形波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又将矩形波振荡器称为多谐振荡器。
按照电路的工作原理，多谐振荡器大致分为无稳态多谐振荡器和单稳态多谐振荡器。
1 无稳态多谐振荡器1．1 采用TTL门电路构成的对称式无稳态多谐振荡器对称式多谐振荡器的典型电路如图1所示，它是由两个反相器Gl、G2经耦合电容C1、C2连接起来的正反馈振荡电路。
电路中G1和G2采用SN74LS04N反相器，RFl=RF2=RF，C1=C2=C，振荡周期T≈1．3RFC，输出波形的占空比约为50％。
RF1、RF2的阻值对于LSTTL为470 Ω～3．9kΩ，对于标准TTL为0．5～1．9kΩ之间。
1．2 采用CMOS门电路构成的非对称式无稳态多谐振荡器如果把对称式多谐振荡器电路进一步简化，去掉C1和R2，在反馈环路中保留电容C2，电路仍然没有稳定状态，只能在两个暂稳态之问往复振荡，电路如图2所示。
假定G2输出为1，电容C充电，在充电开始VI1也为1。
因此，该电压经Rp力口到G1输入端，Gl输出为O，电路稳定工作，C继续充电。
多谐振荡器
①第一暂稳态
接通电源瞬间G3 抢先导通，输出0。
t t t
本页完 继续
vI3
1.4V
多谐振荡器 ①第一暂稳态
二、频率可调的环形 vI3下降 振荡器 ⑴电路形式 vO1vI2 1 vO2 R vI3 RS 1 vO(vO3) ⑵工作过程及波形分 v 1 I1 第一暂稳 G1 G2 G3 析 态波形。 0 0 0 1 1 1 ①第一暂稳态 + +C 设接通电源的瞬间， G1对C充电 v ( v ) O I1 各门电路动作，设G3抢 先导通，输出低电平。 t vO1 (vI2 ) 显然，第一暂稳态维 持至vI3下降到VT时。 t v O2 同时，第一暂稳态的 时 间 T1 的 长 短 由 RC 和 t v I3 G1 、 G2 的 输 出 电 阻 决 定。 1.4V t T1 本页完 继续
vI3
1.4V t t
G3翻转
T1
T2
本页完 继续
多谐振荡器 进入第二周期
二、频率可调的环形 振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分 vI1 1 vO1vI2 1 vO2 R vI3 RS 1 此时电流的方 G1 G2 G3 析 1 0 0 1 向再次相反。 ①第一暂稳态 - + ②第一次翻转 -C + vO (vI1) ③第二暂稳态 ④第二次翻转 vO1 (vI2 ) 电路进入第二个周期 的循环。
G2
G3翻转
vI1
0 1
vO (vI1)
G1
1 + +C -
0 0
G3
1
vO(vO3)
0 1
vO1 (vI2 ) vO2
C两端电压不能 突变，所以 vI3 的电 t 势比0还低，为负值。 亦作为“0”。
5.2.4 多谐振荡器
（1）第一暂稳态T1的计算
τ =RC ， T1=t2-t1 ， υ I （ 0+ ） =- Δ V- ≈ 0V ， υ I （ ∞ ） =VDD ， 由RC电路的瞬态相应分析可得
T1 RC ln
V DD V DD VTH
（2）第二暂稳态T2的计算
t2作为时间起点，τ=RC，υI（0+）=VDD+ΔV+≈VDD， υI（∞）=0，由RC电路的瞬态相应分析可得
T1 V DD RC ln VTH
由以上分析可得，多谐振荡器的一个振荡周期为
T T1 T2 RC ln
V DD V DD VTH
V DD RC ln VTH
2 V DD RC ln V V V TH TH DD
T RC ln 4 1.4RC
为讨论问题方便，我们假设开门电压和关门电压相 等，也就是将门电路的电压传输特性曲线理想化，理 想化的开门电压和关门电压统称为门坎电压，或者称 之为阈值电压，用VTH表示，假定VTH=VDD/2。 下面我们一起分析一下多谐振荡器两个暂稳态及其 电路的自动翻转过程，其变化过程有两个阶段： （1）第一暂稳态和电路翻转过程 （2）第二暂稳态和电路翻转过程
（1）第一暂稳态和电路翻转过程
我们假定电源接通的时刻为 0时刻，开始接通时，电容C没有 充电，电路处于初始状态，即第一暂稳态，在第一暂稳态期间， υO1=VOH ， υI=υO2=VOL ，此时电源 VDD 经两个门电路及电阻 R 开 始对电容C进行充电，随着电容上电压的增加，υI的值不断的提 升，当υI提升达到VTH时，电路发生如下正反馈过程，
1
门电路组成的多谐振荡器
1）电路组成及工作原理
第二十三课时：多谐振荡器、施密特触发器
振荡频率： f
1 T
1 0.7（R1 2R2）C
（R1
1.43 2R2）C
占空比：
q
t W1 T
0.（7 R1 R2）C 0.（7 R1 2R2）C
R1 R2 R1 2R2
50 00
6.5. 施密特触发器
6.5.2 555定时器做施密特触发器
施密特触发器的特点： （1）双稳态触发器，有两个稳定的状态； （2）电平触发——电压达到某个值时电路状态翻转； （3）具有滞后电压传输特性——回差特性
vo＝1。vi 升高时，在未到达 2VCC/3 以前，vo＝1 的状态不会改变。
（b）vi 升高到 2VCC/3 时，比较器 C1 输出为 0、C2 输出为 1，触发器置 0，即
Q＝0、 Q 1 ，vo=0。此后， vi 上升到 VCC，然后再降低，但在未到达VCC/3
以前，vo＝0 的状态不会改变。
+VCC
84
6
7
555 3
vi
2
5
1
+VCC1
R
v o1 vo v CO
控制电压 调节回差
V6=VTH >2/3 VCC <2/3 VCC <2/3 VCC
vi
UT+ UT－
0
vo
0
V2=VTR >1/3 VCC >1/3 VCC <1/3 VCC
Vo
0 保持
1
T
导通 保持 截止
2VCC/3 VCC/3
t
t
（a）当Vi ＝0 时，由于比较器 C1=1、C 2=0，触发器置 1，即 Q ＝1、Q = 0 ， VO ＝1 。Vi 升高时，在未到达 2Vcc/3以前，VO ＝1 的状态不会改变。
《对称式多谐振荡器》课件
于传输信息。
扩频通信
03
在扩频通信中，对称式多谐振荡器可以作为伪随机码的生成器
，用于扩频和解扩频过程。
在控制系统中的应用
反馈控制
对称式多谐振荡器可以用于反馈控制系统中，作为系统的反馈信 号源。
自动控制系统
在自动控制系统中，对称式多谐振荡器可以用于产生控制信号， 实现系统的自动调节。
伺服系统
在伺服系统中，对称式多谐振荡器可以作为伺服电机的驱动信号 ，实现系统的快速响应和精确控制。
频率精度
频率精度是衡量振荡器频率稳定性的重要指标，对称式多谐振荡器 的频率精度通常较高，能够达到小数点后数位的精度。
频率调节范围
对称式多谐振荡器的频率调节范围通常较宽，允许用户在一定范围 内调整输出频率，以满足不同的应用需求。
波形质量
波形失真
对称式多谐振荡器的波形失真较 小，输出信号的波形接近于理想 状态，能够满足高精度和高质量
02
对称式多谐振荡器的电路 结构
电路元件的介绍
01
02
03
电阻
在多谐振荡器中，电阻用 于限制电流，并产生电压 降，从而影响振荡器的频 率。
电容
电容在多谐振荡器中起到 储存和释放电荷的作用， 对振荡器的频率和波形产 生影响。
电感
电感在多谐振荡器中起到 储存磁场能量和释放磁场 能量的作用，对振荡器的 频率和波形产生影响。
长期稳定性
对称式多谐振荡器的长期稳定性较好，即使在长时间工作过程中， 其性能参数的变化也较小，保证了系统的稳定性和可靠性。
抗干扰能力
对称式多谐振荡器的抗干扰能力较强，能够有效地抑制外部噪声和干 扰，保证输出信号的纯净度和稳定性。
04
对称式多谐振荡器的设计 方法
CGM08.3.26b 多谐振荡器 电力数电教学课件
0
t
0 - VT+
u0
T1 T2
T2= RC ln ——— 0 - VT-
（8.3.6）
0
T
t
T=T1+T2 ； f =1/T； q =T1/T
该电路有何优缺点？
2020/7/3
15
5、电路改进
占空比可调电路如图：
R2
R1
充电经过R2 ，放电经过R1 ，
T1= R2C ln —VVDD—DD--—VVTT—-+
T1=
（2）求放电时间T2
RC
ln —V—DD——
VDD - VTH
（8.3.1）
同理,将 uI（0＋）≈VDD, uI（∞）＝0,代入之, 便可得到uI 由0
变化（电容充电所致）到UTH所需要的时间
T2=
RC
ln
—V—DD— VTH
（8.3.2）
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12
于是, 得到非对称式多谐振荡器的振荡周期
→u I
，
uI
1
uO
+
uI = VT+ →uO= 0
C
3）uO=
0
→
C放电
→u I
，
uI = VT- →uO= 1
于是得到一系列0101…脉冲信号, 如图8.3.5所示
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14
3、电压波形（图8.3.5） 4、有关参数计算
若用CMOS集成电路，则
uI
VT+ VT-
T1= RC lnVV—DDDD—--—VV—TT-+ （8.3.5）
其它多谐振荡器的共同不足是什么？
❖ 3.多谐振荡器还有其它电路结构吗？
多谐振荡器
555定时器555定时器又称555时基电路，是一种应用极为广泛的中规模单片集成电路。
该电路使用灵活、方便，只需外接少量的阻容元件就可以构成多种应用电路。
因而广泛用于信号的产生、变换、控制与检测等方面。
目前生产的定时器有双极型和CMOS 两种类型，它们的电路组成及工作原理基本相同。
TTL 单定时器型号的最后3位数字为555，双定时器的为556；CMOS 单定时器型号的最后4位数字为7555，双定时器的为7556。
它们的逻辑功能和引脚排列完全相同。
1、电路的组成如图8-1（a ）所示为555双极型定时器的内部电路，图8-1（b ）为其引脚排列图。
由图8-1（a ）可见，555定时器由3个阻值为5kΩ的电阻组成分压器、两个电压比较器C 1和C 2、G 1和G 2组成的基本RS 触发器、集电极开路的放电管V 和输出缓冲级G 3等组成。
分压器由三个5k Ω电阻组成，串接在电源电压V CC 与地之间，它的作用是为两个比较器提供基准电压。
当电压控制端CO 不外加控制电压时，比较器C 1的基准电压U R1＝ 32V CC ，阈值输入端TH 是比较器C 1的信号输入端；比较器C 2的基准电压U R2＝31V CC ，触发输入端TR 是比较器C 2的信号输入端。
如果在电压控制端CO 处加控制电压U CO ，则U R1＝U CO ，U R2＝21U CO 。
当CO 端不外加控制电压时，一般都通过0.01μF 的电容接地，以防外部的干扰，从而保障控制端稳定在32V CC 。
D R 为直接置0端，只要D R ＝0，输出u O 便为低电平，正常工作时，D R 必须为高电平。
（a）（b）图8-1 555双极型定时器（a）内部电路（b）引脚排列图2、工作原理设TH和TR端的输入电压分别为u I1和u I2。
当u I1＞U R1、u I2＞U R2时，比较器C1和C2的输出u C1＝0、u C2＝1，基本RS 触发器被置0，Q＝0，Q＝1，输出u O＝0，同时放电管V导通；当u I1＜U R1、u I2＜U R2时，比较器C1和C2的输出u C1＝1、u C2＝0，基本RS 触发器被置1，Q＝1，Q＝0，输出u O＝1，同时放电管V截止；当u I1＜U R1、u I2＞U R2时，比较器C1和C2的输出u C1＝1、u C2＝1，基本RS 触发器保持原状态不变。
课题多谐振荡器PPT课件
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图26-2
V 6 UCC LED2 2 T 0 4 3 1 3Rc2 F 0 2 u 充 9 7 C i 4 K 7 1 4Rb1 b I K 7 4Rb2 F 4 1 u 1 1 1 T 7 0 C c 4 9双稳态初始状态示意图 I LED1 0 3 3Rc1 放 i
图26-4 b
V 6 UCC 放 i 2 T F 1 u C 7 4 K 7 4Rb1 K 7 4Rb2 F 2 u 7 C (b)C1放电回路等效示意图 4 1 T
电子技能实训教程
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• 电路经上述过程电路状态翻转，进入第二暂稳态，并重复上述过程形成振荡。
• 三、器材准备
• 1.元件清单 • NPN型三极管两个即9013、或9014，电阻330Ω两只，47KΩ两只，电
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图26-1
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V 6 UCC 4 1 LED2 2 0 T9 0 3 3Rc2 F u 2 7 4C K 7 4Rb1 F uK 1 77 4C4Rb2 LED1 4 01 1 30 3Rc1T9
电子技能实训教程
• 2.电路的工作原理是；由于电路对称的，可 以从任一暂稳态开始分析。设电路的原始状 态为T1饱和、T2截止，此时C1充满电，T1 的饱和是靠Rb1提供的基流来维持的，C2放 电使T2基极为负压而截止，如图26-2所示
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4.第一暂稳态；随上述C2的放电，T2管的负压 逐渐减小当C2放完电后，电源UCC经 Rb2对C2进行反向充电，于是T2基极电 压逐渐上升，当T2基极电压上升约0.7V 时T2退出截止进入放大，集电极电压下 降，经C1的耦合，使T1退出饱和进入放 大，再由放大进入截止如图26-4所示
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图5-17
RS 是 限 流 电 阻 （ 保 护 G3 ） ， 通 RC环形振荡常器选100Ω左右。
利用电容C的充放电，改变uI3的电平(因为RS 很小,在分析时往往忽略它。)来控制G3周期性的导 通和截止，在输出端产生矩形脉冲。
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图5-18 RC环形振荡器的工作波形
电路的振荡周期为
图5-16最简单的环形振荡器 (a) 电路 (b) 工作波形
如利此用周集而成复门始电，路便的产传生输了延自迟激时振间荡，。将奇数个
反相器振首荡尾周相期连便可构成最简单的环形振荡器。
12.12.2020 该电路没有稳定T状=态6t。pd。
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2. RC环形振荡器 实用增。最加因简R为单C集的延成环迟门形环电振节路荡，的器即延构可迟成组时十成间分RCt简p环d单极形，短振但 ，荡而是器且并电的研究重点与数字电路有何不同？ 常用脉冲波形的产生与变换电路有哪些？ 周期性矩形波的主要参数？ 施密特触发器的特点和主要应用？
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5.3 多谐振荡器
1．多谐振荡器没有稳定状态，只有两个暂稳态。 2．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，无需外触发。 3．输出周期性的矩形脉冲信号，由于含有丰富的 谐波分量，故称作多谐振荡器。
而在数字系统中，矩形脉冲信号常用作时钟信 号来控制和协调整个系统的工作。因此，控制信号 频率不稳定会直接影响到系统的工作，显然，前面 讨论的多谐振荡器是不能满足要求的，必须采用频 率稳定度很高的石英晶体多谐振荡器。
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石英晶体具有很好 的选频特性。当振荡信 号的频率和石英晶体的 固有谐振频率fo相同时， 石英晶体呈现很低的阻 抗，信号很容易通过， 而其它频率的信号则被 衰减掉。
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图5-21 石英晶体振荡器电路
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目前，家用电子钟几乎都采用具有石英晶体振 荡器的矩形波发生器。由于它的频率稳定度很高， 所以走时很准。
通常选用振荡频率为32768HZ的石英晶体谐振 器，因为32768＝215，将32768HZ经过15次二分频， 即可得到1HZ的时钟脉冲作为计时标准。
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图5-15 对称式多谐振荡器的工作波形
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3. 主要参数 矩形脉冲的振荡周期为 T≈1.4RFC
当取RF＝1kΩ、C＝I00 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。
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5.3.2 环形振荡器
1. 最简单的环形振荡器
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作业题
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随着电容C的不断充电，uI不断上升，当uI≥UTH 时，电路又迅速跳变为第一暂稳态。如此周而复始，
电路不停地在两个暂稳态之间转换，电路将输出矩
形波。
图5-20 CMOS反相器构成 多谐振荡器的工作波形
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振荡周期为
T＝1.4RC
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使uO1迅速变成低电平，而uO2迅速变成高电平， 电路进入第一暂稳态。此时，电容C通过R放电，然
值电压UTH，并引起如下的正反馈过程：
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使uO2迅速跳变为低电平、uO1迅速跳变为高电 平，电路进入第二暂稳态。
此后，C1放电、C2充电，C2充电使uI1上升，会 引起又一次正反馈过程，电路又回到第一暂稳态。
这样，周而复始，电路不停地在两个暂稳态之 间振荡，输出端产生了矩形脉冲。
后uO2向C反向充电。随着电容C的的放电和反向充 电，uI不断下降，达到uI＝UTH时，电路又产生一次 正反馈过程：
从而使uO1迅速变成高电平，uO2迅速变成低电平， 电路进入第二暂稳态。此时，uO1通过R向电容C充 电。
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5.3.3 石英晶体振荡器
前面介绍的多谐振荡器的一个共同特点就是振 荡频率不稳定，容易受温度、电源电压波动和RC参 数误差的影响。
T≈2.2RC R不能选得太大（一般1kΩ左右），否则电路不 能正常振荡。 。
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3. CMOS反相器构成的多谐振荡器
图5-19 CMOS反相器构成的多谐振荡器
R的选择应使G1工作在电压传输特性的转折区。 此时，由于uO1即为uI2，G2也工作在电压传输特性 的转折区，若uI有正向扰动，必然引起下述正反馈过程：
石英晶体的阻抗频率特性图
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因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的回路中 就可组成石英晶体振荡器，这时，振荡频率只取决 于石英晶体的固有谐振频率fo，而与RC无关。
在对称式多谐振荡器的基础上，串接一块石英 晶体，就可以构成一个石英晶体振荡器电路。该电 路将产生稳定度极高的矩形脉冲，其振荡频率由石 英晶体的串联谐振频率fo决定。
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5.3.1 对称式多谐振荡器
1. 电路组成 由两个TTL反相器经电容交叉耦合而成。 通常令C1=C2=C，R1=R2=RF。 为了使静态时反相器工作在转折区，具有较强的
放大能力，应满足ROFF＜RF＜RON的条件。
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图5-14 对称式多谐振荡器
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2. 工作原理
假定接通电源后，由于某种原因使uI1有微小正跳 变，则必然会引起如下的正反馈过程 ：
使uO1迅速跳变为低电平、uO2迅速跳变为高电 平，电路进入第一暂稳态。
此后，uO2的高电平对C1电容充电使uI2升高，电
容C2放电使uI1降低。由于充电时间常数小于放电时
间常数，所以充电速度较快，uI2首先上升到G2的阈