( a ) 邏輯電路圖 ( b )輸出波形圖
圖1 由三與非門構(gòu)成的基本環(huán)形振蕩器
利用邏輯門電路的傳輸延遲時間,將奇數(shù)個與非門首尾相接,就可以構(gòu)成一個基本環(huán)形振蕩器。以三個“與非”門為例,如圖1所示。設某一時刻電路的輸出端vo3為1,經(jīng)過1個傳延遲時間tpd后 vo1為0,經(jīng)過2個傳延遲時間tpd后 vo2為1,經(jīng)過3個傳延遲時間tpd后 vo3為0。如此自動反復,于是在輸出端得到連續(xù)的方波,且周期為6tpd。這種電路簡單,但由于門電路的傳輸延遲時間很短,因此這種振蕩器的振蕩頻率極高且不可調(diào),所以實際中用處不大。
圖2 rc環(huán)形振蕩器
rc環(huán)形多諧振蕩器是在圖1電路中加入rc環(huán)路,如圖2所示。它不但增大了環(huán)路延遲時間,降低了振蕩頻率,而且通過改變rc的數(shù)值可以調(diào)節(jié)振蕩頻率。其中rs是限流電阻,值不大,約100 。由于加入rc環(huán)路電路的振蕩周期大大增加,邏輯門電路的傳輸延遲時間同其相比可忽略,于是各點波形如圖3。
圖3 rc多諧環(huán)形振蕩器
各點波形圖
(1)第一個暫穩(wěn)狀態(tài)(t1~t2)
設在t1時 vi1( vo)由0上跳到1,則 vo1(vi2)由1下跳到0、 vo2由0上跳到1。根據(jù)電容c的電壓不能躍變的特點知必定引起一個rc電路的暫態(tài)過程。
首先,vi3必定跟隨vi2下跳。這個負跳變(因為rs很小之故,可近似認為就是g3門的輸入電壓)保持vo為1。
其次,由于vo2為高電平、vo1為低電平,故有電流通過電阻r對電容c進行充電,并使vi3逐漸上升。在t2時vi3上升到門電路的閾值電壓vt,使vo(vi1)由1下跳到0,則vo1(vi2)由0上跳到1,vo2由1下跳到0。 ?。?)第二個暫穩(wěn)狀態(tài)(t2~t3)
首先,和第一個暫穩(wěn)狀態(tài)相似,各門電路的狀態(tài)發(fā)生上述翻轉(zhuǎn)后,由于電容電壓不能躍變之故,vi3必定跟隨vi2上跳。這個正跳變保持vo為0。
其次,由于vo2為低電平、vo1為高電平,電容c經(jīng)r及g2門開始放電,并使vi3逐漸下降。在t3時vi3下降到vt,使vo(vi1)又由0上跳到1,開始重復第一個暫穩(wěn)狀態(tài)。
由于電容c的充、放電在自動地進行,故在輸出端vo得到連續(xù)的方波,其頻率由電容的充放電的時間常數(shù)決定。由于電容充放電回路不完全相同,故充電時間常數(shù)與放電時間常數(shù)有所區(qū)別。如采用的是ttl門電路,經(jīng)過估算,震蕩周期約為