几种多谐振荡器电路原理分析

多谐振荡器的结构无稳态多谐振荡器(astablemultivibrator)单稳态多谐振荡器(monostablemultivibrator)双稳态多谐振荡器(bistablemultivibrator)无稳态多谐振荡器无稳态多谐振荡器是不需要外加触发信号就能发生振荡，属于自激式多谐振荡器。单稳态多谐振荡器与双稳态多谐振荡器是需要外加触发信号才能发生振荡这是重点部分无稳态多谐振荡器基本电路图晶体管式无稳态多谐振荡器原理说明(1)RB1、RC2与CB1形成晶体管Q1的顺向电压，RB2、RC1与CB2形成晶体管Q2的顺向电压，所以晶体管Q1、Q2皆会导通。当电源接上的瞬间无稳态多谐振荡器的波形无稳态多谐振荡器原理说明(2)当晶体管Q1、Q2皆导通时，基极电流会向CB1、CB2充电。假设β1是晶体管Q1的电流增益，β2是晶体管Q1的电流增益，且β1＞β2无稳态多谐振荡器原理说明(3)此时IC1＞IC2→VC1＜VC2→VB1＞VB2→IB1＞IB2→IC1＞IC2如此循环下去，终会让晶体管Q1饱和，VCE1≒0V、电晶體Q2截止VCE1≒VCC无稳态多谐振荡器原理说明(3-1)当电源接上时(1)无稳态多谐振荡器原理说明(3-2)当电源接上时(2)无稳态多谐振荡器原理说明(4)由于晶体管Q1饱和，即VCE1=0.2V，所以储存在电容器CB2的电压对于晶体管Q2而言，仍然形成逆向偏压，所以晶体管Q2会持续截止，即VCE2=VCC。当晶体管Q1饱和时无稳态多谐振荡器原理说明(4-1)•而电容器CB2上的电压会经过•晶体管Q1、电源VCC与RB2向CB2做逆向充电，•此时VB2↑→IB2↑→IC2↑→VC2↓→VB1↓→IB1↓→IC1↓→VC1↑→VB2↑，•如此循环下去，经过T1秒之后无稳态多谐振荡器原理说明(4-2)•电容器CB2上的电压将形晶体管成Q2的顺向偏压•终会让晶体管Q1截止，晶体管Q2饱和T1=0.693*RB2*CB2无稳态多谐振荡器原理说明(4-3)无稳态多谐振荡器原理说明(4-4)无稳态多谐振荡器原理说明(4-5)无稳态多谐振荡器原理说明(5)由于晶体管Q2饱和，即VCE1=0V，所以储存在电容器CB1的电压对于晶体管Q1而言，仍然形成逆向偏压，所以晶体管Q1会持续截止，即VCE1=VCC。当晶体管Q2饱和时无稳态多谐振荡器原理说明(5-1)•而电容器CB1上的电压会经过•晶体管Q2、电源VCC与RB1向CB1做逆向充电，•此时VB1↑→IB1↑→IC1↑→VC1↓→VB2↓→IB2↓→IC2↓→VC2↑→VB1↑，•如此循环下去，经过T2秒之后无稳态多谐振荡器原理说明(5-2)电容器CB1上的电压将形晶体管成Q1的顺向偏压•终会让晶体管Q2截止，晶体管Q1饱和T2=0.693*RB1*CB1无稳态多谐振荡器原理说明(5-3)无稳态多谐振荡器原理说明(5-4)无稳态多谐振荡器原理说明(5-5)无稳态多谐振荡器结论(1)当电源接上时的瞬间使晶体管Q1饱和，Q2截止经过T1秒之后，使晶体管Q1截止，Q2饱和无稳态多谐振荡器结论(2)再经过T2秒之后，又使晶体管Q1饱和Q2截止如此持续下去，产生振荡T=T1+T2=0.693*(RB2CB2+RB1CB1)≒1.4RBCB(设RB1=RB2=RB，CB1=CB2=CB)输出频率F=1/T=1/1.4RBCB无稳态多谐振荡器周期公式OPA组成无稳态多谐振荡器OPA的无稳态OPA与R1、R2组成史密特触发器（R1与R2形成正回授网络）负回授网络则由R、C分压所组成OPA组成无稳态多谐振荡器(1)刚接上电源时，电容器C未充电，所以OPA之反相输入端电压V-=VC=0V，故输出电压VO为正饱和电压；此时输出电压经R开始C充电。OPA组成无稳态多谐振荡器(2)当电容电压VC大于OPA非反相输入端之电压（V+）V+=VU=VO+（sat）*R2/R1+R2（上限触发电压）时，VO即迅速转变为负饱和电压，而此时之V+变为V+=VL=VO-（sat）*R2/R1+R2（下限触发电压）OPA组成无稳态多谐振荡器(3)OPA组成无稳态多谐振荡器(4)•由于VO为负饱和电压，所以电容器开始经由R向OPA之输出端放电（亦可称为逆向充电）；•当电容电压VC较V+(=VL)为低（负）的电压时，VO即又迅速转变为正饱和电压。•如此周而复始。OPA组成无稳态多谐振荡器的波形OPA组成无稳态多谐振荡器的公式史密特触发闸组成无稳态多谐振荡器数位IC式的无稳态(1)1.当刚接上电源时，由于电容器C没有充电，所以VC=0V，故VO=VOH。2.输出电压（VOH）经R向C充电，电容电压VC逐渐上升，当VC＞VU，输出转态为VOL史密特触发闸组成无稳态多谐振荡器(1)3.由于VC＞VOL，所以电容器开始经R向输出端放电，直到VC＜VL，.输出又转态为VOH。4.如此(2),(3)向循环,周而复始.史密特触发闸组成无稳态多谐振荡器(2)史密特触发闸组成无稳态多谐振荡器的波形史密特触发闸组成无稳态多谐振荡器的公式对CMOS逻辑而言，其VOH=VDD，VOL=VSSCMOS闸组成无稳态多谐振荡器数位IC式的无稳态(2)CMOS闸组成无稳态多谐振荡器波形刚接上电源VDD时，假设X点为”L”，Y点为”H”，Z点为”L”。CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(1)由于Y点电压为VDD，所以由Y点经电阻R向电容C充电，其路径如图CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(2)等效电路CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(3-1)CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(4)•当电容电压VC大于CMOS逻辑闸的临限触发电压VT（≒1/2VDD）时，闸A的输出发生转态，故Y点变为”L”，Z点变成”H”，X点瞬间亦变为”L”，此时电容C经电阻R放电，直至0V，其路径如图所示。CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(4-1)CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(4-2)等效电路CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(5-1)CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(5)•当VC=0V，且Z点电压为VDD，所以由Z点向电容C充电，其路径如图所示，电容电压VC因充电而逐渐上升，使得电阻R上的电压VR逐渐下降，当VR小于VT（≒1/2VDD）时，闸A的输出又发生转态，故Y变为”H”，Z点变为”L”，X点变为”L”。CMOS闸组成无稳态多谐振荡器(5-2)CMOS闸组成无稳态多谐振荡器的公式(6)555IC组成无稳态多谐振荡器内部结构方块图555IC组成无稳态多谐振荡器555IC式无稳态555IC组成无稳态多谐振荡器的波形555IC组成无稳态多谐振荡器对称方波输出