环形振荡器的工作原理

环形振荡器的工作原理

环形振荡器是利用门电路的固有传输延迟时间将奇数个反相器首尾相接而成，该电路没有稳态。因为在静

态（假定没有振荡时）下任何一个反相器的输入和输岀都不可能稳定在高电平或低电平，只能处于高、低

电平之间，处于放大状态。

假定由于某种原因v11产生了微小的正跳变，经G1的传输延迟时间后，V12产生了一个幅度更大的负跳变， 在经过

G2的传输延迟时间后， 使v13产生更大的正跳变，经 G3的传输延迟时间后，在产生一个更大的负 跳变并反馈到G1

输入端。可见，在经过 3后，v11又自动跳变为低电平，再经过 3之后，v11又将跳变为 高电平。如此周而复始，

便产生自激振荡。如图 2所示，可见振荡周期为 6

LJTl F7L_r Gi 图i 环形惑器的原理电路

图2环形振荡器的工作波形

环形振荡器的改进原因

环形振荡器的突岀优点是电路极为简单，但由于门电路的传输延迟时间极短，门电路只有几十纳秒，电路 也不过一二

百纳秒，难以获得较低的振荡频率，而且频率不易调节，为克服这个缺点，有几种改进电路， 下面给出对照图。如图

3和图4所示。

环形振荡器的改进原理

接入电路以后，不仅增大了门G2的传输延迟时间2有助于获得较低的振荡频率。而且通过改变R 和C 的 数值可以很

方便地实现对频率的调节。

环形振荡器的实用电路 如图4,为了进一步加大和 G2的传输延迟时间，在实用电路中将电容 C 的接地端改接 G1的

输出端。如图

1035所示。例如当V12处发生负跳变时，经过电容 C 使V13首先跳变到一个负电平，然后再从这个负电

Ga

图3御感器的改进电路 图4环形振荡器时实用改讲电路图

平开始对电容C 充电，这就加长了 v13从开始充电到上升为的时间，等于加大了

v12到v13的传输延迟时

间。 通常电路产生的延迟时间远远大于门电路本身的传输延迟时间，所以在计算振荡周期时可以只考虑电路的 作用而将门电路固有的传输延迟时间忽略不计。

另外，为防止v13发生负跳变时流过反相器 G3输入端钳位二极管的电流过大，

还在G3输入端串接了保护

电阻。电路中各点的电压波形如图 5所示。 n I ~I r~i

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圏5电路中各点的电压波形

图5中画出了电容 C 充、放电的等效电路。利用式:

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鞍定“职¥沪1.呱代人上丈目當到 T~2.2 式T -2.2可用于近似估算振荡周期。但使用时应注意它的假定条件是否满足，否则计算结果会有较大的误 差。

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