多谐振荡器
多谐振荡器
谢谢观看
构成
运放构成 图1 在脉冲技术中,经常需要一个脉冲源,以满足数码的运算、信息的传递和系统的测试等用途的需要。多谐振荡 器就是脉冲源中比较常见的一种。它的输出波形近似于方波,所以也称之为方波发生器。由于方波是由许许多多不 同频率的正弦波所组成,因此取得了“多谐”的称呼。 一般来讲,象三角波、斜波、锯齿波和方波等非线性波型发生器,是由下述三部分构成:积分器(又称之为定时 电路),比较器和逻辑电路。如图1的方框图所示。这三部分的作用可以仅由一个或两个集成运算放大器来完成。 这个电路的特点是: 1、适于在音频范围内,对于在某个固定 频率下应用, 2、改变R:可以调整频率, 3、频率的稳定性主要取决于电容C和齐纳二极管的稳定性,所以即使是采用便宜的元器件也能得到频率漂移 相
类型
非稳态多谐振荡器 图3非稳态多谐振荡器电路图3说明了典型非稳态多谐振荡器电路的组态。 基本操作模式此电路运作在以下两种状态： 状态一 Q1导通，Q1的集电极电压为接近0V，C1由流经R2及Q1_CE的电流放电，由于电容C1提供反电压，使得Q2截止， C2经由R4及Q1_BE充电，输出电压为高（但因C2经由R4充电的缘故，较电源电压稍低）。 此状态一直持续到C1放电完成。由于R2提供基极偏置使得Q2导通：此电路进入状态二 状态二 Q2导通，Q2的集电极电压（即是输出电压）由高电位变为接近0V，由于电容C2提供反电压，使Q1瞬间截止， Q1截止，使得Q1集电极电压上升到高电位，C1经由R1及Q2_BE充电，C2流经R3以及Q2_CE的电流放电，由于电容 C2提供反电压，使得Q1截止。 此状态一直持续到直到C2放电完毕，由于R3对Q1基极提供偏置电压，Q1导通：此电路进入状态一。
数字电子技术 7-3多谐振荡器
uI1
显然： 任何≥3 奇 首尾接 可形成环
(uO)
(a)
tPd
数个反相器 在一起 形振荡器
振荡频率： f 1
O
uI2
tPd
t
2ntPd
---式中n为串联门的个数，n=3、5、7、…
uIO3 tPd
t
优点：电路简单
O
缺点：频率太高不可调不实用 tPd只有几十纳秒到一二百纳秒
t (b)
工作波形图
R
R1 Rs
R1 R
UOL1
R u13
UOH2
RS
C
uI3
可求得电容C充电时间T1
T1
RECln
UE
UTH UOH UE UTH
U OL
RECln
2UOH UTH UOH UTH
O
VCC R1
G3
UE
RE
u13
C UOL
UTH+（UOH UOL)
UTH t
UTH （UOH UOL )
7.3.1
获得较大电
VDD
压放大倍数
uI1
uI2
uO2
使uO1↓到UOL ，而uO2↑至UOH，电路进入暂稳态
1/2VDD
直线uO1=uI1
O
P
G1静态
工作点
1/2VDD
uI
电压传输特性
7.3.1
用门电路构 成的振荡器
➢ 随着C放电uI1↓=UTH时： 另一正反馈过程发生
uI1
uI2
uO2
使uO1↓UOH，
品质因数高 选频特性好
由阻抗频率特性知：
当外加电压 信号的频率
等于
电路中的多谐振荡器
电路中的多谐振荡器在电子学领域中，振荡器（Oscillator）是一种能够产生连续振荡信号的电路装置。
它是许多电子设备的核心组成部分，例如无线电收发器、时钟电路和音频发生器等。
在振荡器中，多谐振荡器（Multivibrator）是一种特殊类型的振荡器，它能够产生多个频率不同的输出信号。
多谐振荡器由至少两个元件组成，其中最常见的是双稳态（Bistable）振荡器。
双稳态振荡器由两个互补输出的非线性元件组成，例如晶体管、集成电路或其他电子组件。
这两个互补输出在一个固定的时间间隔内交替地切换，从而产生不同频率的振荡信号。
多谐振荡器有许多不同的类型和应用。
其中最常见的类型是双稳态振荡器的两种形式：正弦振荡器（Sine Wave Oscillator）和方波振荡器（Square Wave Oscillator）。
正弦振荡器是一种产生正弦波输出的多谐振荡器。
它常用于无线电收发器中的本地振荡器，以及音频发生器中产生音频信号。
常见的正弦振荡器包括皮尔逊振荡器（Pearson Oscillator）和科尔普接口（Colpitts Oscillator）。
方波振荡器是一种产生方波输出的多谐振荡器。
方波是一种矩形波形信号，其周期相对较短，而高电平和低电平的持续时间相等。
方波振荡器广泛应用于数字电路、时钟电路和计算机系统中。
最常见的方波振荡器包括皮尔逊振荡器和斯宾格勒（Schmitt）触发器。
无论是正弦振荡器还是方波振荡器，其核心原理都是通过正反馈（Positive Feedback）来实现自激振荡。
正反馈使得一部分输出信号经过放大后再次输入到电路中，从而维持振荡信号的频率和振幅。
同时，振荡器中的谐振电路（Resonant Circuit）也对振荡信号的频率起到重要作用。
谐振电路通常由电感和电容器组成，通过调节电感和电容器的数值可以改变振荡器的频率。
一些多谐振荡器还采用了复杂的电路拓扑结构，如双滤波器振荡器（Twin-T Oscillator）和莫斯特（Moog）滤波器等。
多谐振荡器实习报告
通过本次多谐振荡器实习，了解多谐振荡器的基本原理、电路组成、工作原理及性能特点，掌握多谐振荡器的调试方法，培养实际操作能力，提高对电路设计的理解。
二、实习内容1. 多谐振荡器的基本原理多谐振荡器是一种产生周期性方波信号的电路，其输出信号具有固定的频率和幅度。
多谐振荡器主要由放大器、比较器、延时电路和反馈电路组成。
2. 多谐振荡器的电路组成（1）放大器：放大器采用双极型晶体管或场效应晶体管，负责将输入信号放大。
（2）比较器：比较器将放大后的信号与参考电压进行比较，产生高电平或低电平输出。
（3）延时电路：延时电路用于产生时间间隔，使比较器输出信号的相位差为180度。
（4）反馈电路：反馈电路将比较器输出信号的一部分反馈到放大器输入端，以保证电路的稳定工作。
3. 多谐振荡器的工作原理（1）放大器放大输入信号，输出信号经过比较器与参考电压比较。
（2）比较器输出高电平或低电平信号，分别经过延时电路和反馈电路。
（3）延时电路产生的延时信号与比较器输出信号相差180度，使电路产生稳定的方波信号。
4. 多谐振荡器的调试方法（1）调整放大器电路参数，使放大器输出信号幅度适中。
（2）调整比较器电路参数，使比较器输出信号幅度稳定。
（3）调整延时电路参数，使延时时间符合要求。
（4）调整反馈电路参数，使电路产生稳定的方波信号。
1. 理论学习在学习过程中，了解多谐振荡器的基本原理、电路组成、工作原理及性能特点，掌握多谐振荡器的调试方法。
2. 电路搭建根据所学知识，搭建多谐振荡器电路，包括放大器、比较器、延时电路和反馈电路。
3. 调试电路根据调试方法，调整电路参数，使电路产生稳定的方波信号。
4. 测试与验证使用示波器观察输出信号，测试电路的频率、幅度和占空比等参数，验证电路是否满足设计要求。
四、实习结果通过本次实习，成功搭建并调试了一个多谐振荡器电路，实现了稳定的方波信号输出。
电路的频率、幅度和占空比等参数均满足设计要求。
五、实习总结1. 通过本次实习，掌握了多谐振荡器的基本原理、电路组成、工作原理及性能特点。
多谐振荡器的工作原理
多谐振荡器的工作原理
多谐振荡器是一种产生多个频率可调、相位差准确的周期信号的电路。
它的工作原理主要由运放、反馈电阻、反馈电容和振荡电感等元件构成。
首先，将正反馈网络与运放连接，通过运放的放大作用，产生一个输出信号。
这个输出信号经过反馈网络返回到运放的负输入端，形成一个反馈回路。
反馈网络由电阻和电容组成。
当输出信号穿过电容，电容充电或放电，改变电荷量，从而改变电容的电压。
当电荷量达到一定程度时，电容放电到一定程度，电压开始增加。
当电压增加到达一定阈值时，电容再次开始充电，并循环此过程，形成一个周期和谐振动。
为了实现多频率可调，引入多个反馈网络，每个反馈网络的电容或电阻值不同，使得每个网络的谐振频率不同。
通过调节每个反馈网络的参数，可以改变谐振频率。
同时，引入可变电阻，可以调节整体的增益和相位差。
当系统稳定后，正反馈网络将提供一个特定频率的输出信号，并将其送回反馈回路，使其振荡。
多谐振荡器通过合理设计反馈网络和调节参数，可以产生多种频率可调、相位差准确的信号，广泛应用于通信、音频设备等领域。
多谐振荡器频率单位
多谐振荡器频率单位多谐振荡器是一种能够产生多个频率的振荡器。
它可以通过改变电容或电感的值来改变输出信号的频率。
多谐振荡器的频率单位可以是赫兹（Hz）或千赫兹（kHz）。
多谐振荡器的频率是由其电路元件的参数决定的。
常见的多谐振荡器电路包括RC多谐振荡器、LC多谐振荡器和LCR多谐振荡器。
我们来看一下RC多谐振荡器。
RC多谐振荡器是由一个电容和一个电阻组成的电路。
当电容和电阻的值适当时，RC多谐振荡器可以产生稳定的振荡信号。
其频率可以通过改变电容或电阻的值来调节。
例如，当电容值较大时，频率较低；当电容值较小时，频率较高。
接下来，我们来介绍LC多谐振荡器。
LC多谐振荡器是由一个电感和一个电容组成的电路。
当电感和电容的值适当时，LC多谐振荡器可以产生稳定的振荡信号。
其频率可以通过改变电感或电容的值来调节。
例如，当电感值较大时，频率较低；当电感值较小时，频率较高。
我们来介绍LCR多谐振荡器。
LCR多谐振荡器是由一个电感、一个电容和一个电阻组成的电路。
当电感、电容和电阻的值适当时，LCR 多谐振荡器可以产生稳定的振荡信号。
其频率可以通过改变电感、电容或电阻的值来调节。
例如，当电感和电容的值较大，电阻的值较小时，频率较低；当电感和电容的值较小时，电阻的值较大时，频率较高。
除了改变电容、电感和电阻的值，多谐振荡器的频率还可以通过改变输入信号的幅值来调节。
当输入信号的幅值较大时，频率较高；当输入信号的幅值较小时，频率较低。
多谐振荡器在电子电路中有着广泛的应用。
例如，它可以用于产生音频信号、射频信号和微波信号等。
在无线通信系统中，多谐振荡器常用于产生载波信号。
在音频设备中，多谐振荡器常用于产生音频信号。
多谐振荡器是一种能够产生多个频率的振荡器。
它的频率可以通过改变电容、电感和电阻的值，以及输入信号的幅值来调节。
多谐振荡器在电子电路中有着广泛的应用，是现代电子技术中不可或缺的一部分。
第6章 多谐振荡器讲解
6.4.5 石英晶体多谐振荡器 常用晶振: 32768Hz=215Hz 4.194304MHz=223Hz
各种固有振荡频率fo的石英晶体已做成成品，可根 据所购晶体的fo选择电路的外接RF 和C，
fo一般都很高，应利用分频器将fo分频为所需频率。
6.4.5 压控振荡器
压控振荡器（Voltage Controlled Oscillator ， 简称VCO ） 是一种频率可控的振荡器，它的振荡频率随输 入控制电压的变化而改变。
vO
I= 0V电容充电 NhomakorabeavI
vI
v O1
vO
vI
G1 D1 vI D2 TP vO1 TN R D3 充电 D4 TP
G2 VDD
t
TN
vO
VDD 0 t
C
2. 工作原理
vO1=vOL VDD+ΔV+
（2）进入第二暂稳态瞬间，vo=VDD, vI=VDD+VTH 电容放电
vI
vO
当 v I =VTH 时， 迅速使得vO1=VOH, vI=vO=VOL
图6.4.5
改进电路如图6.4.7(a)所示， 其中增加了RC积分环节， 加大了第二节的延迟时间
图6.4.7(a)
6.4.2 环形振荡器
但RC电路的充、放电的持 续时间很短，为了获取更 大的延迟，将C的接地端 改到G1的输出端，如图 6.4.7(b)所示
图6.4.7(a)
其中Rs为保护电阻
图6.4.7(b)
vI
G1 D1 TP
v O1
电路返回第一暂稳态
G2 VDD D3 TP 放电
vI VTH O vO VDD O
VDD＋V＋
多谐振荡器
2 = ln
一、门电路组成的多谐振荡器
（3）则输出波形振荡周期为T:
= 1 + 2 = ln4 ≈ 1.4
图6-18 多谐振荡器波形图
二、石英晶体振荡器
由逻辑门组成的多谐振荡器电路较简单，但由于振荡器中电路的转换电
平UTH容易受电源电压和温度变化的影响，在电路状态临近转换时电容的充、
数字电子技术基础
多谐振荡器
小知识
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，便能自动地产生矩形脉冲。因为矩形
波中含有丰富的高次谐波分量，所以习惯上又把矩形波
振荡器称为多谐振荡器。该电路的特点是只有两个暂稳
态，没有稳定状态，高低电平的切换自动进行，所以也
被称为无稳态电路。前面所说的触发器和时序电路中的
电容C通过逻辑门G1、G2的导通电路放电，则uI逐渐下降。当uI下降到UTH时，迅速使uO1跳
变为高电平UOH，uO跳变为低电平UOL。电路回到第一暂稳态，电源又经逻辑门G1、G2的导
通电路对电容C充电，又重复上述过程。因此，电路便不停地在两个暂稳态之间反复振荡。
翻转。
一、门电路组成的多谐振荡器
2、波形图分析
放电已经比较缓慢。在这种情况下转换电平微小的变化或轻微的干扰都会严
重影响振荡周期，造成电路状态转换时间的提前或滞后，最终使得由普通门
电路构成的多谐振荡器振荡频率不稳定。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，控制信号频率不稳定会直接影
响整个系统的运行，所以在对频率稳定性有较高要求时，必须采取稳频措施。
C2的比值，其中C1还可对振荡频率进行微调。G1输出端加反相器G2，用以改善输出波形
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
石英 晶体 vO 1 CP 振荡器
1J
＞ C1
1K
VCC
CP
Q 1
2
Hw: 8.3.3
& 1
Q
&
Q
2
T1
RCln VDD VDD VTH
T2 : vI(0+) VDD ；vC() 0 =RC, t = t3-t2
T2
RC1n VDD VTH
vI
VDD＋V＋
VTH
T
T1
T2
RC 1n
(VDD
V D2D VTH
) V TH
T＝RC1n4≈1.4RC
O vO2 VDD
O
－V－
T1
T2
t1 第一t2 第二
8.3 多谐振荡器
(MVB) Multivibrator
8.3.1 由门电路组成的多谐振荡器
8.3.2用施密特触发器构成波形产生电路 8.3.3 石英晶体振荡器
8.3 多谐振荡器
概述
多谐振荡器的基本组成：
开关器件：产生高、低电平
反馈延迟环节（ RC电路）：利用RC电路的充放电特性实现
延时，输出电压经延时后,反馈到开关器件输入端，改变电路
暂稳态 暂稳态
t 由门电路组成的多谐振荡器的振
荡周期T取决于R、C电路和 VTH，
频率稳定性较差。
t
8.3.2 用施密特触发器构成波形产生电路
vI
R
VT+
VT_
1
vI
vo
0
t
vo
C
VOH
T2
T1
VOL
T T1 T2
0
t
RC ln VDD VT RC ln VT+ RC ln(VDD VT VT+ )
R C
D1
vO
vI
D2
G1 TP
TN
D3 v O1
R D4
G2 TP
vO TN
பைடு நூலகம்
+VDD
VC C
组成的多谐振荡器
2. 工作原理
（1）第一暂稳态（初态）电容充电，电路自动翻转到第二暂稳态
假定
VTH＝
V0
＝
N
VOFF＝VDD
2
电路初态： vO1 =1 v O =0 v C = 0V
电容充电
vC
vI
当 v I =VTH 时，
vI
v O1
D1
vI
D2
G1
TP D3
vO1
TN
D4
R
v O 迅速使得G1截止、G2导通
υ O1 =1υ O2=0 电路返回第一暂稳态
G2 VDD TP
vI
VDD＋V＋
放电
VTH
vO2
TN
O vO2
－V－
t
VDD
T1
T2
C
O
t1 第一t2 第二
t
暂稳态 暂稳态
3. 振荡周期的计算
T1 : vI(0+) 0；vC() VDD =RC, t = t2-t1
VDD VT
VT-
VDD VT VT-
8.3.3 石英晶体振荡器
1、石英晶体电路符号和选频特性
电路符号
当 f = f0 时, 电抗 X = 0
阻特性 X
f0
电 感 性
f
电
电
容
容
性
性
2、石英晶体振荡器
G1
1
C1
G2 1
vO
R
C2
R
R: 使G1工作在线性区 C2 : 抑制高次谐波
C1 : 耦合电容
3、双相脉冲产生电路
vI
v O1
vO
迅速使G1导通、 G2截止
vO1=0 vO2=1 电路进入第二暂态 v O1=0 v O =1
G1
G2 VDD
vI
TP
TP
VDD
D1
D3
充电
VTH
vI
vO1
vO2
0
D2
TN
D4
TN
t
R
vO
VDD
C
0
t
2. 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
电容放电
vC
vI
当 v I =VTH 时，
的输出状态,以获得所脉冲波形输出。
RC延时环节
开 关 电 路
8.3.1 由CMOS门电路组成的多谐振荡器
1. 电路组成 υo1与υo反相,电容接在υo与υI之间:
.υo1 =1, υo =0 时,电容充电, υI增加;
υo1 =0, υo =1 时,电容放电, υI下降;
G1
vI 1
G2
vO1 1