自激多諧振蕩器

自激多諧振蕩器，一種阻容耦合式的矩形波發(fā)生器，簡(jiǎn)稱(chēng)多諧振蕩器。它因振蕩波形中含有豐富的諧波而得名。在習(xí)慣上，人們只將阻容耦合式的矩形波發(fā)生器稱(chēng)為多諧振蕩器，而把采用變壓器耦合的強(qiáng)反饋振蕩器稱(chēng)為間歇振蕩器。

多諧振蕩器無(wú)須外界觸發(fā)即能直接產(chǎn)生矩形波，電路也較簡(jiǎn)單，所以在脈沖和數(shù)字系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。這種振蕩電路之所以能產(chǎn)生矩形波，主要是因?yàn)椋孩匐娐分杏泻軓?qiáng)的正反饋，各極電壓能快速變化并使晶體管進(jìn)入較深的截止或飽和狀態(tài)；②電路中一般沒(méi)有選擇性很強(qiáng)的諧波濾除電路（或至少在輸出端上沒(méi)有），輸出信號(hào)中諧波成分十分豐富。

自激多諧振蕩器實(shí)驗(yàn)電路

與非門(mén)作為一個(gè)開(kāi)關(guān)倒相器件，可用以構(gòu)成各種脈沖波形的產(chǎn)生電路。電路的基本工作原理是利用電容器的充放電，當(dāng)輸入電壓達(dá)到與非門(mén)的閾值電壓VT時(shí)，門(mén)的輸出狀態(tài)即發(fā)生變化。因此，電路輸出的脈沖波形參數(shù)直接取決于電路中阻容元件的數(shù)值。

1、 非對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器

如圖12－1所示，非門(mén)3用于輸出波形整形。

非對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器的輸出波形是不對(duì)稱(chēng)的，當(dāng)用TTL與非門(mén)組成時(shí)，輸出脈沖寬度

tw1═RC tw2═1.2RC T═2.2RC

調(diào)節(jié) R和C值，可改變輸出信號(hào)的振蕩頻率，通常用改變C實(shí)現(xiàn)輸出頻率的粗調(diào)，改變電位器R實(shí)現(xiàn)輸出頻率的細(xì)調(diào)。

2、對(duì)稱(chēng)型多諧振蕩器

如圖12－2所示，由于電路完全對(duì)稱(chēng)，電容器的充放電時(shí)間常數(shù)相同， 故輸出為對(duì)稱(chēng)的方波。改變R和C的值，可以改變輸出振蕩頻率。非門(mén)3用于輸出波形整形。

一般取R≤1KΩ?，當(dāng)R＝1KΩ，C＝100pf～100μf時(shí)，f＝nHz～nMHz，脈沖寬度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC

3、帶RC電路的環(huán)形振蕩器

電路如圖12－3所示，非門(mén)4用于輸出波形整形，R為限流電阻，一般取100Ω，電位器Rw 要求≤1KΩ，電路利用電容C的充放電過(guò)程，控制D點(diǎn)電壓VD，從而控制與非門(mén)的自動(dòng)啟閉，形成多諧振蕩，電容C的充電時(shí)間tw1、放電時(shí)間tw2和總的振蕩周期T分別為

tw1≈0.94RC， tw2≈1.26RC， T ≈2.2RC

調(diào)節(jié)R和C的大小可改變電路輸出的振蕩頻率。

以上這些電路的狀態(tài)轉(zhuǎn)換都發(fā)生在與非門(mén)輸入電平達(dá)到門(mén)的閾值電平VT的時(shí)刻。在VT附近電容器的充放電速度已經(jīng)緩慢，而且VT本身也不夠穩(wěn)定，易受溫度、電源電壓變化等因素以及干擾的影響。因此，電路輸出頻率的穩(wěn)定性較差。

4、石英晶體穩(wěn)頻的多諧振蕩器

當(dāng)要求多諧振蕩器的工作頻率穩(wěn)定性很高時(shí)，上述幾種多諧振蕩器的精度已不能滿足要求。為此常用石英晶體作為信號(hào)頻率的基準(zhǔn)。用石英晶體與門(mén)電路構(gòu)成的多諧振蕩器常用來(lái)為微型計(jì)算機(jī)等提供時(shí)鐘信號(hào)。

圖12－4所示為常用的晶體穩(wěn)頻多諧振蕩器。

（a）、（b）為T(mén)TL器件組成的晶體振蕩電路；

（c）、（d）為CMOS器件組成的晶體振蕩電路， 一般用于電子表中，其中晶體的f0=32768Hz。

圖12－4（c）中，門(mén)1用于振蕩，門(mén)2用于緩沖整形。Rf是反饋電阻，通常在幾十兆歐之間選取， 一般選22MΩ。R起穩(wěn)定振蕩作用，通常取十至幾百千歐。C1是頻率微調(diào)電容器，C2用于溫度特性校正。

555制作的自激多諧振蕩器電路

間接反饋型無(wú)穩(wěn)態(tài)自激多諧振蕩器電路圖如下圖所示：

自激多諧振蕩器波形圖