利用逻辑门电路的传输延迟时间,将奇数个与非门首尾相接,就可以构成一个基本环形振荡器。以三个“与非”门为例,如图1所示。设某一时刻电路的输出端vO3为1,经过1个传延迟时间tpd后 vO1为0,经过2个传延迟时间tpd后 vO2为1,经过3个传延迟时间tpd后 vO3为0。如此自动反复,于是在输出端得到连续的方波,且周期为6tpd。这种电路简单,但由于门电路的传输延迟时间很短,因此这种振荡器的振荡频率极高且不可调,所以实际中用处不大。
RC环形多谐振荡器是在图1电路中加入
RC环路,如图2所示。它不但增大了环路延迟时间,降低了振荡频率,而且通过改变
RC的数值可以调节振荡频率。其中
Rs是限流电阻,值不大,约100 。由于加入
RC环路电路的振荡周期大大增加,逻辑门电路的传输延迟时间同其相比可忽略,于是各点波形如图3。
(1)第一个暂稳状态(
t1~
t2)
设在
t1时
vI1(
vO)由0上跳到1,则
vO1(
vI2)由1下跳到0、
vO2由0上跳到1。根据
电容C的电压不能跃变的特点知必定引起一个
RC电路的暂态过程。
首先,
vI3必定跟随
vI2下跳。这个负跳变(因为
RS很小之故,可近似认为就是G3门的输入电压)保持
vO为1。
其次,由于
vO2为高电平、
vO1为低电平,故有电流通过电阻
R对电容
C进行充电,并使
vI3逐渐上升。在
t2时
vI3上升到门电路的阈值电压
VT,使
vO(
vI1)由1下跳到0,则
vO1(
vI2)由0上跳到1,
vO2由1下跳到0。 (2)第二个暂稳状态(
t2~
t3)
首先,和第一个暂稳状态相似,各门电路的状态发生上述翻转后,由于电容电压不能跃变之故,
vI3必定跟随
vI2上跳。这个正跳变保持
vO为0。
其次,由于
vO2为低电平、
vO1为高电平,电容
C经
R及G2门开始放电,并使
vI3逐渐下降。在
t3时
vI3下降到
VT,使
vO(
vI1)又由0上跳到1,开始重复第一个暂稳状态。
由于电容
C的充、放电在自动地进行,故在输出端
vO得到连续的方波,其频率由电容的充放电的时间常数决定。由于电容充放电回路不完全相同,故充电时间常数与放电时间常数有所区别。如采用的是TTL门电路,经过估算,震荡周期约为
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