環(huán)形振蕩器,環(huán)形振蕩器工作原理是什么?

環(huán)形振蕩器的工作原理

環(huán)形振蕩器是利用門電路的固有傳輸延遲時(shí)間將奇數(shù)個(gè)反相器首尾相接而成，該電路沒有穩(wěn)態(tài)。因?yàn)樵陟o態(tài)（假定沒有振蕩時(shí)）下任何一個(gè)反相器的輸入和輸出都不可能穩(wěn)定在高電平或低電平，只能處于高、低電平之間，處于放大狀態(tài)。

假定由于某種原因v11產(chǎn)生了微小的正跳變，經(jīng)G1的傳輸延遲時(shí)間tpd后，v12產(chǎn)生了一個(gè)幅度更大的負(fù)跳變，在經(jīng)過G2的傳輸延遲時(shí)間tpd后，使v13產(chǎn)生更大的正跳變，經(jīng)G3的傳輸延遲時(shí)間tpd后，在vo產(chǎn)生一個(gè)更大的負(fù)跳變并反饋到G1輸入端?？梢姡诮?jīng)過3tpd后，v11又自動(dòng)跳變?yōu)榈碗娖剑俳?jīng)過3tpd之后，v11又將跳變?yōu)楦唠娖?。如此周而?fù)始，便產(chǎn)生自激振蕩。如圖2所示，可見振蕩周期為T=6tpd

環(huán)形振蕩器的改進(jìn)原因

環(huán)形振蕩器的突出優(yōu)點(diǎn)是電路極為簡單，但由于門電路的傳輸延遲時(shí)間極短，TTL門電路只有幾十納秒，CMOS電路也不過一二百納秒，難以獲得較低的振蕩頻率，而且頻率不易調(diào)節(jié)，為克服這個(gè)缺點(diǎn)，有幾種改進(jìn)電路，下面給出對(duì)照?qǐng)D。如圖3和圖4所示。

環(huán)形振蕩器的改進(jìn)原理

接入RC 電路以后，不僅增大了門G2的傳輸延遲時(shí)間tpd2有助于獲得較低的振蕩頻率。而且通過改變R和C 的數(shù)值可以很方便地實(shí)現(xiàn)對(duì)頻率的調(diào)節(jié)。

環(huán)形振蕩器的實(shí)用電路

如圖4,為了進(jìn)一步加大RC和G2的傳輸延遲時(shí)間，在實(shí)用電路中將電容C 的接地端改接G1的輸出端。如圖10.3.5所示。例如當(dāng)v12處發(fā)生負(fù)跳變時(shí)，經(jīng)過電容C使v13首先跳變到一個(gè)負(fù)電平，然后再從這個(gè)負(fù)電平開始對(duì)電容C充電，這就加長了v13從 開始充電到上升為VTH的時(shí)間，等于加大了v12到v13的傳輸延遲時(shí)間。

通常RC電路產(chǎn)生的延遲時(shí)間遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于門電路本身的傳輸延遲時(shí)間，所以在計(jì)算振蕩周期時(shí)可以只考慮RC電路的作用而將門電路固有的傳輸延遲時(shí)間忽略不計(jì)。

另外，為防止v13發(fā)生負(fù)跳變時(shí)流過反 相器G3輸入端鉗位二極管的電流過大，還在G3輸入端串接了保護(hù)電阻RS。電路中各點(diǎn)的電壓波形如圖5所示。

圖5中畫出了電容C充、放電的等效電路。利用式：

T≈2.2RC

式T≈2.2RC可用于近似估算振蕩周期。但使用時(shí)應(yīng)注意它的假定條件是否滿足，否則計(jì)算結(jié)果會(huì)有較大的誤差。