一文看懂多谐振荡器作用及工作原理

什么是多谐振荡器

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。在接通电源后，不需要外加脉冲就能自动产生矩形脉冲！

多谐振荡器：利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。常用作方波发生器。

多谐振荡器的构成

一）运放构成

在脉冲技术中，经常需要一个脉冲源，以满足数码的运算、信息的传递和系统的测试等用途的需要。多谐振荡器就是脉冲源中比较常见的一种。它的输出波形近似于方波，所以也称之为方波发生器。由于方波是由许许多多不同频率的正弦波所组成，因此取得了“多谐”的称呼。

一般来讲，象三角波、斜波、锯齿波和方波等非线性波型发生器，是由下述三部分构成：积分器（又称之为定时电路），比较器和逻辑电路。如图的方框图所示。这三部分的作用可以仅由一个或两个集成运算放大器来完成。

这个电路的特点是：

1、适于在音频范围内，对于在某个固定

频率下应用，

2、改变R：可以调整频率，

3、频率的稳定性主要取决于电容C和齐纳二极管的稳定性，所以即使是采用便宜的元器件也能得到频率漂移相当小的多谐振荡器，②

二）集成门电路构成

用门电路设计多谐振荡器最简单的办法是用奇数个门首尾相连。但这种振荡器精度低，振荡颇率也不能随心所欲的设计，它只是与奇数个门的延迟时间有关。阻容定时的多谐振荡器结构简单，定时精度高，振荡频率可以自由进行设计。

图1（a）为阻容定时的多谙振荡器电路图，GA、GB为CMOS反相器，R1、C1为定时元件，Rs为串联电阻。图1（b）是其各点的波形图，工作过程可用图2所示电路来说明。当接通电源后，⑧点电位上升，④点电位亦上升。当④点电位上升到GA门的Vtv电平时，GA被打开，②点跳变到低电平，③点上升到VDD电平。接着C1通过GA的“P”管，R1、C1、GA的“n”管放电，在放电的过程，④点电位按R1、C1的时间常数下降，当④点电位下降到VRA电平时，G门被关闭，②点跳变到接近VDD的电平，⑧点跳变到接近0V、④点电位跳变到（VRA一VDD）的电平上。接着C1通过G，的“p”管、C1、R1、GA的“n”管充电。就这样振荡下去。在③点和②点得到互补的输出波形。

三）体管稳频的构成

晶体管多谐振荡器（以下简称双稳）多用于电子计算机、电子交换器等数字装置，或者是计数器、数字电压表等测量仪器中。

作为双稳电路，厄克勒斯一约旦（Eocles-oJrdan）型电路与电流开关型电路有很大不同，由于其电路结构简单、耗电量少等原因，除高速工作的情况外，几乎都采用厄克勒斯一约旦型电路。

四）555集成电路组成

555定时器是一种模拟和数字功能相结合的中规模集成器件，该器件成本低，性能可靠，只需要外接几个电阻、电容，就可以实现多种功能。由于电路简单可靠，因此它被大量用于信号发生器、音响告警电路、电子玩具、家电控制等许多领域。在高校电子技术实验教学中，555多谐振荡器实验是经典必做的内容。

五）其他构成方法

多谐振荡器还可以由分立元件构成或是集成施密特触发器组成。

多谐振荡器电路结构和工作原理

电路结构如下图：

1.把双稳态触发器电路的两支电阻耦合支路改为电容耦合支路。那么，电路就没有稳定状态，而成为无稳电路。

2.开机：由于电路参数的微小差异，正反馈使一支管子饱和另一支截止，出现一个暂稳态。设BG1饱和，BG2截止。

工作原理：

1.正反馈：BG1饱和瞬间，VC1由+EC突变到接近于零，迫使BG2的基极电位VB2瞬间下降到接近-EC，于是BG2可靠截止。

2.第一个暂稳态：

C1放电

C2充电

3.翻转：当VB2随着C1放电而升高到+0.5V时，BG2载始导通，通过正反馈使BG1截止，BG2饱和。

4.第二个暂稳态：

C2放电

C1充电

5.不断循环往复，便形成了自激振荡。

6.振荡周期：T=T1+T2=0.7（RB2*C1+RB1*C2）=1.4RB*C

7.振荡频率：F=1/T=0.7/RB*C

8.波形的改善：可以同单稳态电路，采用校正二极管电路。

多谐振荡器的作用

多谐振荡器是用来输出方波的，特别是一定占空比的方波。根据信号与系统的相关理论。方波是多很多次谐波共同叠加的。多谐振荡器的作用就是产生多谐变信号的一种设备，是由相关的组成部分组成的。

多谐振荡器的应用

上图是利用多谐振荡器构成的简易温控报警电路，图中ICEO是三极管T基极开路时，由集电区穿过基区流向发射区的反向饱和电流，称作穿透电流。ICEO是三极管的热稳定性参数之一，常温下，硅管的ICEO比锗管的ICEO要小；温度升高，ICEO增大，且锗管的ICEO随温度升高增大较快。选用晶体管时一般希望ICEO尽量小，但本电路采用穿透电流大，且对温度变化敏感的锗管，利用其ICEO控制555定时器复位端4管脚的电压。图中555定时器与R1、R2和C组成多谐振荡器，其复位端4脚RD通过R3接地。常温下，锗管穿透电流ICEO较小，一般在10～50μΑ，在3上产生的电压较低，则555复位端4脚RD的电压较低，则555处于复位状态，多谐振荡器停振。当温度升高或有火警时，ICEO增大，在R3上产生的电压升高，使555复位端4脚RD为高电平，多谐振荡器开始振荡，扬声器发出报警声。

温控报警电路不同的晶体管，其ICEO值相差较大，故需改变R3的阻值来调节控温点。方法是先把测温元件T置于要求报警的温度下，调节R3使电路刚发出报警声。报警的音调取决于多谐振荡器的振荡频率，由元件R1、R2和C决定，改变这些元件值，可改变音调，但要求R1大于1kΩ。