欢迎来到公海555000正反馈通路才能连通

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1.本站不保证该用户上传的文档完整性,不预览、不比对内容而直接下载产生的反悔问题本站不予受理。 封面 前言 学习主页 一、基本环形振荡器 1.环形振荡器基本工作原理 只考虑与非

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  封面 前言 学习主页 一、基本环形振荡器 1.环形振荡器基本工作原理 只考虑与非门理想情形下的工作过程分析 考虑与非门有延时情形下的工作过程分析 考虑与非门有延时情形下的工作过程分析 2.环形振荡器的作用 二、频率可调的环形振荡器 1.电路形式 2.工作过程及思路分析 ①第一暂稳态 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 ②第一次翻转 ③第二暂态 ③第二暂态 ③第二暂态 进入第二周期 3.振荡周期的计算 过度 振荡周期的计算式 本内容结束页 三、石英晶体振荡器 三、欢迎来到公海555000石英晶体振荡器 三、石英晶体振荡器 三、石英晶体振荡器 《参考资料》 1.频率调节范围大的环形振荡器 1.频率调节范围大的环形振荡器 2.振荡频率数据参考表 总结 * 返回 西藏·阿里·新藏公路 前言 多谐振荡器又称无稳态电路,主要用于产生各种方波或时钟脉冲信号。典型的多谐振荡器是: (1)自激多谐振荡器; (2)石英晶体振荡器。 返回 多谐振荡器 使用说明:要学习哪部分内容,只需把鼠标移到相应的目录上单击鼠标左键即可,按空格键或鼠标左键将按目录顺序学习。 自激多谐振荡器 石英晶体振荡器 结束 参考资料 泰国皇宫 返回 一、基本环形振荡器 多谐振荡器 1、环形振荡器基本电路和工作原理 基本电路:三个TTL与非门首尾相接。 vI vO2 vO3 vO1 理想状态下的工作过程分析: 设输入一个脉冲信号。 反馈的脉冲与输入脉冲反相,是负反馈。 理想状态下(不考虑级间延时),显然此电路不可能产生 振荡。因为反馈信号与输入信号相位差为反相 (180o) 而不是同相(0o或360o)。但考虑延时后,情形就不一样了。 继续 本页完 vI vO(vO1) vO2 vO3 1 1 1 t t t t O O O O vI vO(vO1) vO2 vO3 一、基本环形振荡器 多谐振荡器 1、环形振荡器基本电路和工作原理 vI vO2 vO3 vO1 考虑与非门延时tpd情形下的工作过程分析: 继续 本页完 1 1 1 延时一个tpd,vO1翻转。 再延时一个tpd,vO2翻转。 再延时一个tpd,vO3翻转。 每一间隔为一个tpd。 设电路接通瞬间vI为高电平。 只要接通电源,电路就会产生一系的脉冲,称为自激振荡。 vO3的反馈使vI翻转为0。 vO3的反馈使vI翻转为1。 基本电路:三个TTL与非门首尾相接。 理想状态下的工作过程分析: t t t t O O O O vI vO(vO1) vO2 vO3 一、基本环形振荡器 多谐振荡器 1、环形振荡器基本电路和工作原理 每一个与非门都产生一个tpd 延时,每个延时产生60?移相,三个门共产生180?移相;又每个与非门本身产生180?相移,三个门产生540?的移相,整个电路产生720?移相即2?360?,符合正反馈的相位要求。 6tpd 振荡周期为6tpd。 基本原理:TTL与非门的倒相及延时作用引起自激振荡。 继续 本页完 1 1 1 vI vO2 vO3 vO1 基本电路:三个TTL与非门首尾相接。 理想状态下的工作过程分析: 考虑与非门延时tpd情形下的工作过程分析: t t t t O O O O vI vO(vO1) vO2 vO3 一、基本环形振荡器 多谐振荡器 1、环形振荡器基本电路和工作原理 2、环形振荡器的作用 由波形可以看出,每个与非门产生的延时约是60?相位,振荡周期T=6tpd,振荡频率高且不可调。 继续 本页完 1 1 1 vI vO2 vO3 vO1 6tpd 振荡周期为6tpd。 实际应用:工厂常用这种电路测试与非门的延迟参数tpd。 t t t t O O O O 多谐振荡器 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 在三个与非门之间加入了一个RC延时网络,由于RC较大,可忽略tpd,并且可以改变RC值使振荡频率改变。RS起隔离作用,把电容C的输出vI3与G3的输入隔离开。 RC定时网络 RS隔离电阻 继续 本页完 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 多谐振荡器 vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 1.4V t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 分析思路:C是“心脏”,关键点是vI3。接通电源时,C的充放电使vI3电压发生变化。每当vI3到达阈值电压VT=1.4V时,电路就会翻转,电路不停的自动翻转,就会在vO输出一系列的矩形脉冲,即电路产生了振荡。 继续 本页完 1 1 1 C 电容器C是维持电路工作的“心脏”,电容C的不断充放电令电路产生振荡。 电路关键点电压值vI3。此电压只要到达阈值电压VT,电路就翻转一次。 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 多谐振荡器 1.4V t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 C电压不能突变. ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 设接通电源的瞬间,各门电路动作,设G3抢先导通,输出低电平。 0 1 0 1 接通电源时各与非门的状态。 继续 本页完 0 0 0 接通电源瞬间G3抢先导通,输出0。 1 1 1 C vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 1 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 0 0 1 0 1 1 显然,第一暂稳态维持至vI3下降到VT时。 + - + - 同时,第一暂稳态的时间T1的长短由RC和 G1、G2的输出电阻决定。 T1 继续 本页完 1 1 1 vI3下降 第一暂稳态波形。 G1对C充电 C 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 只要vI3未降至VT时,电路各点状态保持不变,处于第一暂稳态。 设接通电源的瞬间,各门电路动作,设G3抢先导通,输出低电平。 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 多谐振荡器 当vI3下降至VT 瞬间. t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 0 0 1 0 1 1 + - + - G3翻转 充电电流消失 T1 当vI3下降至VT 瞬间。 1 1 0 引起连锁反应 继续 本页完 1 C VT C两端电压不能突变,所以vI3的电势比0还低,为负值。亦作为“0”。 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 0 0 1 + - + - T1 1 1 0 继续 本页完 C 1 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 当vI3下降至VT 瞬间. G3翻转 充电电流消失 当vI3下降至VT 瞬间。 引起连锁反应 C两端电压不能突变,所以vI3的电势比0还低,为负值。亦作为“0”。 第一次翻转的波形。 0 0 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 电路翻转后,G2 对C反向充电。 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 0 0 1 翻转后,电容电流的方向发生了改变。 + - + - T1 1 1 0 ③第二暂稳态 + - + - 继续 本页完 C 1 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) C上原电荷逐渐减少至0,然后电容电荷极性相反增加。 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 0 0 1 - + T1 1 1 0 - + vI3上升 只要vI3 未升至VT时,电路各点状态保持不变,处于第二暂稳态。 第二暂稳态波形图 同理,这个暂稳态一直持续至vI3=VT时结束。第二暂稳态时间T2的长短仍由RC和G1、 G2的输出电阻决定。 T2 继续 本页完 C 电路翻转后,G2对C反向充电. 1 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 翻转后,电容电流的方向发生了改变。 C上原电荷逐渐减少至0,然后电容电荷极性相反增加。 ③第二暂稳态 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 0 1 第二次翻转波形图。 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 0 0 ④第二次翻转 - + T1 1 1 - + T2 G3翻转 当vI3升至VT瞬间. 继续 本页完 C 1 0 0 VT 1 0 0 0 此时电流的方向再次相反。 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) C两端电压不能突变,所以vI3的电势比vO1还高。 ③第二暂稳态 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 ④第二次翻转 - + T1 - + T2 电路进入第二个周期的循环。 继续 本页完 C 1 1 0 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 此时电流的方向再次相反。 ③第二暂稳态 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 ④第二次翻转 T1 T2 ⑶振荡周期的计算 T1=1.1C(R+Ro) T2=0.9C(R+Ro) T=T1+T2=2C(R+Ro) 电路进入第二个周期的循环。 继续 本页完 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 - + - + C 1 1 0 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 此时电流的方向再次相反。 ③第二暂稳态 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 ④第二次翻转 T1 T2 ⑶振荡周期的计算 T=T1+T2=2C(R+Ro) 电路进入第二个周期的循环。 继续 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 - + - + C 1 1 0 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 此时电流的方向再次相反。 ③第二暂稳态 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 ④第二次翻转 T1 T2 ⑶振荡周期的计算 T=T1+T2=2C(R+Ro) 电路进入第二个周期的循环。 继续 本页完 一般可用以下关系式估算振荡周期 T?2.2RC vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 - + - + C 1 1 0 0 0 1.4V vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 此时电流的方向再次相反。 ③第二暂稳态 多谐振荡器 t t t t 二、频率可调的环形振荡器 ⑴电路形式 ⑵工作过程及波形分析 ①第一暂稳态 ②第一次翻转 ④第二次翻转 T1 T2 ⑶振荡周期的计算 电路进入第二个周期的循环。 继续 本页完 一般可用以下关系式估算振荡周期 vO1 R vI3 RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 - + - + C 1 1 0 0 0 1.4V 本内容学习完毕,单击返回,返回主页,单击总结,至本内容学习总结,单击资料,可至不同RC的频率组合表格,单击继续,继续学习。 返回 总结 资料 继续 vO (vI1) vO2 vI3 vO1 (vI2 ) 此时电流的方向再次相反。 T=T1+T2=2C(R+Ro) T?2.2RC ③第二暂稳态 多谐振荡器 三、石英晶体振荡器 利用石英晶体的谐振频率高稳定度做成的振荡器,振荡器的振荡频率由晶体的串联谐振频率决定。 图中的石英晶体代替反馈电容C与G1、G2构成正反馈,接通电路时产生的各种频率的正弦波中,只有与晶体串联谐振频率fs相同的晶体才呈低阻抗,正反馈通路才能连通,晶体对其他的振荡频率呈高阻抗。所以本电路能产生与晶体串联谐振频率相近的振荡频率。 串联谐振频率fs ,此时晶体对这个频率的阻抗最小,亦即衰减最小。 X 0 f fs fp 石英晶体阻抗频率特性 f1 f2 ? ? fs ? ? fn f1 f2? ? fs ? ?fn 接通电路瞬间,电路产生若干频率的正弦波。 若干频率的正弦波经晶体后,晶体只让fs通过,其它频率的正弦波被衰减。 fs 此频率经两级与非门可构成正反馈,形成振荡。 继续 本页完 R 晶体 R C1 C2 vO G1 G2 1 1 利用石英晶体的谐振频率高稳定度做成的振荡器,振荡器的振荡频率由晶体的串联谐振频率决定。 图中的石英晶体代替反馈电容C与G1、G2构成正反馈,接通电路时产生的各种频率的正弦波中,只有与晶体串联谐振频率fs相同的晶体才呈低阻抗,正反馈通路才能连通,晶体对其他的振荡频率呈高阻抗。所以本电路能产生与晶体串联谐振频率相近的振荡频率。 R 晶体 R C1 C2 vO G1 G2 多谐振荡器 三、石英晶体振荡器 两个R的作用是保证两个反相器工作在线 f fs fp 石英晶体阻抗频率特性 0.5 1 1.5 2 Vi (V ) 3.5 0.6 1.3 2.4 A B C D 1.4 3 2 1 0 Vo (V) 0.3V 反相门传输特性曲线 反相器的线性放大区。 继续 本页完 1 1 多谐振荡器 三、石英晶体振荡器 X 0 f fs fp 石英晶体阻抗频率特性 继续 本页完 R 晶体 R C1 C2 vO G1 G2 1 1 利用石英晶体的谐振频率高稳定度做成的振荡器,振荡器的振荡频率由晶体的串联谐振频率决定。 图中的石英晶体代替反馈电容C与G1、G2构成正反馈,接通电路时产生的各种频率的正弦波中,只有与晶体串联谐振频率fs相同的晶体才呈低阻抗,正反馈通路才能连通,晶体对其他的振荡频率呈高阻抗。所以本电路能产生与晶体串联谐振频率相近的振荡频率。 C1用于级间耦合 C2抑制谐波(滤波) R 晶体 R C1 C2 vO G1 G2 vO G3 1 多谐振荡器 三、石英晶体振荡器 X 0 f fs fp 石英晶体阻抗频率特性 C2 但由于晶体是对正弦波产生正反馈,所以振荡波形不太理想,必须接上G3对波形进行整形,达到改善波形的效果。 石英晶体振荡器学习完毕,单击返回,返回本节主页,单击结束,结束学习。 返回 结束 继续 本页完 1 1 利用石英晶体的谐振频率高稳定度做成的振荡器,振荡器的振荡频率由晶体的串联谐振频率决定。 参考资料 使用说明:要学习哪部分内容,只需把鼠标移到相应的目录上单击鼠标左键即可,按空格键或鼠标左键将按目录顺序学习。 频率可大范围调节的环形振荡器 振荡频率参考表 返回链入点 返回主页 vI2 R A C G 1 G 2 G 3 vI1 VCC G 4 300Ω 10kΩ vO1 vO2 vO 扩大振荡频率范围的振荡电路 多谐振荡器 1.频率调节范围大的环形振荡器 一般环形振荡电路由于R不能太大,只能小于1kΩ,所以限制了振荡器的振荡频率的范围。 继续 本页完 1 1 1 1 vO2 R A RS C vI2 vO2 vO(vO3) vI1 G1 G2 G3 1 1 1 vI2 R A C G 1 G 2 G 3 vI1 VCC G 4 300Ω 10kΩ vO1 vO2 vO 多谐振荡器 2.工作过程分析 三极管接成射随器,起到隔离G2与G3的作用,这样G3的输入电流不受到G2输出端电阻R的影响,即电阻R的数值对G3影响不大,所以R的调节范围可以增大。又射随器的输出输入电压同相,所以工作过程中的相位关系仍与基本电路一样。 G4是作为对G3输出的信号进行整形,使波形更加理想,即使上升和下降沿更陡。 本振荡电路的振荡频率范围 28KHZ~5.4MHZ 返回 1 1 1 1 扩大振荡频率范围的振荡电路 振荡频率数据参考表 返回 注:表中的R1k?,否则G3输入总保持高电平 振 荡 频 率MHz 电容C R=220Ω R=470Ω R=750Ω 33PF 15 12.5 10 100PF 10 6.8 4.8 470PF 3.3 1.9 1.2 0.001μF 1.8 1.0 0.6 0.01μF 0.2 0.1 0.067 0.1μF 0.02 0.01 0.068 总结 环形可调自激振荡器工作过程的分析,其核心是对电容C充放电过程的分析,由于电容不断的充放电,致使电路中的关键电压vA不断地变化,当电压vA一到达VT (1.4V)时,电路就可以翻转。 显而易见,环形可调自激振荡器的频率,是由RC和G1、 G2的输出电阻来决定。 返回 再见 *