对称式多谐振荡器说课讲解


石英晶体的阻抗频率特性图
2020/6/16
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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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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 ,荡而是器且并电振不路。 荡周期不便调节。
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。
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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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
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作业题
5-4 5-5
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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。
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
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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
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:
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。
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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。
对称式多谐振荡器
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。
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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
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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。
2020/6/16 该电路没有稳定T状=态6t。pd。
容C2放电使uI1ຫໍສະໝຸດ 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:
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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。
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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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多谐振荡器

多谐振荡器
温控报警电路不同的晶体管,其ICEO值相差较大,故需改变R3的阻值来调节控温点。方法是先把测温元件T 置于要求报警的温度下,调节R3使电路刚发出报警声。报警的音调取决于多谐振荡器的振荡频率,由元件R1、R2 和C决定,改变这些元件值,可改变音调,但要求R1大于1kΩ。
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。

《多谐振荡器多媒体》PPT课件讲解学习

《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。

CGM08.3.-8.4.21B4.19试讲 多谐振荡器 电力数电教学课件

CGM08.3.-8.4.21B4.19试讲 多谐振荡器 电力数电教学课件

2、由555定时器构成的多谐振荡器(图8.4.8)
VCC
uc
R1
84
7
3
2VCC/3
uo
VCC/3
R2
0
t
6 555
uo
uc
C
2
5
1
0.01μF
0 tP1
tP2
t
(a) 电路
(b) 工作波形
① 接通VCC后,VCC经R1和R2对C充电。当uc上升 到2VCC/3时,uo=0,T导通,C通过R2和T放电, uc下降。
2020/9/30
+VCC
+VCC1
ui
84
R
UT+ UT-
6
7
uo1
0
ui
555
uo
uo
uCO
2VCC/3
VCC/t3
3
控制电压
调节回差
0
t
2
(a)
电路5
(b) 工作波形
1
( 1 ) 当 u i = 0 时 , 由 于 比 较 器 C 1 = 1 、 C 2 = 0 , 触 发 器 置 1 , 即 Q = 1 、 Q 0 ,
第一个暂稳态的脉冲宽度 tp1,即 uc 从 VCC/3 充电上升到 2VCC/3
所需的时间:
t p 1 ≈ 0 . 7 ( R 1 + R 2 ) C
第二个暂稳态的脉冲宽度 tp2,即 uc 从 2VCC/3 放电下降到 VCC/3
所需的时间:
tp2≈0.7R2C
202振0/9/30荡周期:T=tp1+tp2≈0.7(R1+2R2)C
1
5k
Ω + C1 1

对称式多谐振荡器

对称式多谐振荡器
——电路等效 C1充电的等效电路
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?

课件:多谐振荡器

课件:多谐振荡器

T2
RCln VDD Vth
T
T1
T2
RC
ln
(VDD
VD2D Vth
)பைடு நூலகம்Vth
T=RC1n4≈1.4RC
T1 T2
t1 T t2
由门电路组成的多谐振荡器的振荡
t 周期T取决于R、C电路和 Vth,频
率稳定性较差。
t
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
阻抗频率特性
X f0
电 感 性
f






2. CMOS 石英晶体多谐振荡器
RF 100 M
1
1
uo
C1
f0
20 pF
C2
5 50 pF
电容三点式
CMOS 反相器静态时 工作在转折区
1.偏置电阻RF,保证 CMOS反相器静态工作在转折区(放大) 2. 石英晶体 X = 0, 回路构成正反馈; 3. C1 、 C2 为耦合电容, 可不要。 优点:振荡频率稳定(稳定度 可达10-10)、精度高。
(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=VDD 2
电容充电
v C
vI
电路初态:
v I
v O1
v O2
v =1 O1
v O 2 =0
v =0V C
当 v I =Vth时,
迅速使G1导通、
G2截止,
v O1 =0
G1
v O2 =1
电路进入第二暂态
G2
+VDD
vI

数字逻辑课件——多谐振荡器

数字逻辑课件——多谐振荡器
为稳定输出频率,可在电路中串入电阻RS。 S点的电位US不等于反相器的输入电压会被钳位,US(0+) =
Vth−VDD,同样在暂态Ⅱ结束时,
US(0+) = VDD +Vth。
图6-1-3 CMOS多谐振
荡器的改进电路
8
电源VDD或逻辑门输入值电平Vth变化时,K值变化对振荡周 期T的影响减小。
0.7( R1 R2 ) C1
0.7 R2 C1
振荡周期 T TPH TPL 0.7(R1 2R2 ) C1
振荡频率 f 1
T
12
6.1.3 石英晶体振荡器
前面介绍的多谐振荡器频率稳定性较差,当电源电压波
动,温度变化,RC参数变化时,频率变化较大,在计算
机等要求频率稳定性高的设备中,用这样的振荡器做主 振荡器是不合适的。 高稳定性的脉冲信号振荡器是石英晶体振荡器。 图6-1-5为一种典型的石英晶体振荡电路。
(1) 反馈电阻使两个逻辑门均工作在线性放大区。
对于TTL逻辑门,反馈电阻R
通常取0.7 ~ 2k ,而对于
CMOS逻辑门,则R通常取10 ~
100M。
图6-1-5 石英晶体振荡器
13
石英晶体的等效阻抗 Z1 R j(2 fL
Z Z1 1
2 fC
//( jXCn ) ) R jX
X
LC
Cn
图6-1-1 CMOS反相 器组成的多谐振荡器 1
反馈信号由储能元件电容耦合,在反相器A的输出状态翻 转时产生过渡过程,引起信号的传输延迟。
在过渡过程中,电容的充、放电使反相器B的输入电位US变
化,
当电位变化达到输入阈值电压Vth时,触发器自动触发,状 态再次翻转,产生新的过渡过程。

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+

多谐振荡器教案

10 分钟
10 分钟
5 分钟
5 分钟
10 分钟
15 分钟
10 分钟
15 分钟
10 分钟
10 分钟
单元重点
用555定时器构成的施密特触发器和单稳态触发器电路
单元难点
集成单稳态触发器的特性表
教学方法
多媒体
教具准备
POWERPOINT课件
课外作业
作业题6-8 6-11参来自资料多谐振荡器教案单元24
时间:
授课教师: 职称: 教研室: 授课对象:
课 题: 多谐振荡器
教学目的及任务:了解555集成定时器的电路结构,熟悉构成施密特触发器和单稳态触发器的电路形式,会估算振荡频率及占空比。
主要教学内容:
6.2. 施密特触发器
6.2.1 用555定时器构成的施密特触发器
电路组成及工作原理
滞回特性及主要参数
6.2.2 集成施密特触发器
CMOS集成施密特触发器
TTL集成施密特触发器
应用举例
6.3 单稳态触发器
6.3.1 用555定时器构成的单稳态触发器
电路组成及工作原理
主要参数的估算
6.3.2集成单稳态触发器
非重复触发单稳态触发器74121
可重复触发单稳态触发器74122
应用举例
教学步骤时间分配及补遗

《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)
2020/7/3
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
2020/7/3
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?
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