对称式多谐振荡器课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,2019/12/31,#,2024/11/11,1,复习,脉冲电路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？,2023/9/201复习脉冲电路的研究重点与数字电路有何不同,2024/11/11,2,1,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。,5.3,多谐振荡器,2023/9/202 1多谐振荡器没有稳定状态，只有两,2024/11/11,3,5.3.1,对称式多谐振荡器,返回,1.,电路组成,由两个,TTL,反相器经电容交叉耦合而成。,通常令,C,1,=C,2,=C,，,R,1,=R,2,=R,F,。,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,R,OFF,R,F,R,ON,的条件。,图,5-14,对称式多谐振荡器,2023/9/2035.3.1 对称式多谐振荡器 返回1.,2024/11/11,4,2.,工作原理,假定接通电源后，由于某种原因使,u,I1,有微小正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程,：,使,u,O1,迅速跳变为低电平、,u,O2,迅速跳变为高电平，电路进入第一暂稳态。,此后，,u,O2,的高电平对,C,1,电容充电使,u,I2,升高，电容,C,2,放电使,u,I1,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，,u,I2,首先上升到,G,2,的阈值电压,U,TH,，并引起如下的正反馈过程：,2023/9/2042.工作原理 假定接通电源后，由,2024/11/11,5,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。,此后，,C,1,放电、,C,2,充电，,C,2,充电使,u,I1,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。,2023/9/205使uO2迅速跳变为低电平、uO1迅速,2024/11/11,6,图,5-15,对称式多谐振荡器的工作波形,2023/9/206图5-15 对称式多谐振荡器的工作波,2024/11/11,7,3.,主要参数,矩形脉冲的振荡周期为,T1.4R,F,C,当取,R,F,1k,、,C,I00 pF,100 F,时，则该电路的振荡频率可在几赫到几兆赫的范围内变化,。,2023/9/2073.主要参数 矩形脉冲的振荡周期为,2024/11/11,8,5.3.2,环形振荡器,返回,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,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。,该电路没有稳定状态。,如此周而复始，便产生了自激振荡。,振荡周期,T=6t,pd,。,2023/9/2085.3.2 环形振荡器 返回1.,2024/11/11,9,2.,RC,环形振荡器,最简单的环形振荡器构成十分简单，但是并不实用。因为集成门电路的延迟时间,t,pd,极短，而且振荡周期不便调节。,图,5-17,RC,环形振荡器,利用电容,C,的充放电，改变,u,I3,的电平,(,因为,R,S,很小,在分析时往往忽略它。,),来控制,G,3,周期性的导通和截止，在输出端产生矩形脉冲。,R,S,是限流电阻（保护,G,3,），通常选,100,左右。,增加,RC,延迟环节，即可组成,RC,环形振荡器电路。,2023/9/2092.RC环形振荡器 最简单的环,2024/11/11,10,图,5-18,RC,环形振荡器的工作波形,电路的振荡周期为,T2.2RC,R,不能选得太大（一般,1k,左右），否则电路不能正常振荡。,。,2023/9/2010图5-18 RC环形振荡器的工作波,2024/11/11,11,3.,CMOS,反相器构成的多谐振荡器,R,的选择应使,G,1,工作在电压传输特性的转折区。,此时，由于,u,O1,即为,u,I2,，,G,2,也工作在电压传输特性的转折区，若,u,I,有正向扰动，必然引起下述正反馈过程：,图,5-19 CMOS,反相器构成的多谐振荡器,2023/9/20113.CMOS反相器构成的多谐振荡,2024/11/11,12,随着电容,C,的不断充电，,u,I,不断上升，当,u,I,U,TH,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。,振荡周期为,T,1.4RC,图,5-20,CMOS,反相器构成,多谐振荡器的工作波形,2023/9/2012随着电容C的不断充电，uI不断上升,2024/11/11,13,使,u,O1,迅速变成低电平，而,u,O2,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，然后,u,O2,向,C,反向充电。随着电容,C,的的放电和反向充电，,u,I,不断下降，达到,u,I,U,TH,时，电路又产生一次正反馈过程：,从而使,u,O1,迅速变成高电平，,u,O2,迅速变成低电平，电路进入第二暂稳态。此时，,u,O1,通过,R,向电容,C,充电。,2023/9/2013使uO1迅速变成低电平，而uO2迅,2024/11/11,14,5.3.3,石英晶体振荡器,返回,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。,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。,2023/9/20145.3.3石英晶体振荡器 返回前,2024/11/11,15,石英晶体的阻抗频率特性图,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,f,o,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。,2023/9/2015石英晶体的阻抗频率特性图 石英晶体,2024/11/11,16,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,f,o,，而与,RC,无关。,图,5-21,石英晶体振荡器电路,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,f,o,决定。,2023/9/2016因此，将石英晶体串接在多谐振荡器的,2024/11/11,17,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,32768H,Z,的石英晶体谐振器，因为,32768,2,15,，将,32768H,Z,经过,15,次二分频,，即可得到,1H,Z,的时钟脉冲作为计时标准。,2023/9/2017目前，家用电子钟几乎都采用具有石英,2024/11/11,18,作业题,5-4,5-5,返回,2023/9/2018作业题5-4返回,