自激多谐振荡器实验电路

自激多谐振荡器

自激多谐振荡器，一种阻容耦合式的矩形波发生器，简称多谐振荡器。它因振荡波形中含有丰富的谐波而得名。在习惯上，人们只将阻容耦合式的矩形波发生器称为多谐振荡器，而把采用变压器耦合的强反馈振荡器称为间歇振荡器。

多谐振荡器无须外界触发即能直接产生矩形波，电路也较简单，所以在脉冲和数字系统中得到广泛的应用。这种振荡电路之所以能产生矩形波，主要是因为：①电路中有很强的正反馈，各极电压能快速变化并使晶体管进入较深的截止或饱和状态；②电路中一般没有选择性很强的谐波滤除电路（或至少在输出端上没有），输出信号中谐波成分十分丰富。

自激多谐振荡器实验电路

与非门作为一个开关倒相器件，可用以构成各种脉冲波形的产生电路。电路的基本工作原理是利用电容器的充放电，当输入电压达到与非门的阈值电压VT时，门的输出状态即发生变化。因此，电路输出的脉冲波形参数直接取决于电路中阻容元件的数值。

1、 非对称型多谐振荡器

如图12－1所示，非门3用于输出波形整形。

非对称型多谐振荡器的输出波形是不对称的，当用TTL与非门组成时，输出脉冲宽度

tw1═RC tw2═1.2RC T═2.2RC

调节 R和C值，可改变输出信号的振荡频率，通常用改变C实现输出频率的粗调，改变电位器R实现输出频率的细调。

2、对称型多谐振荡器

如图12－2所示，由于电路完全对称，电容器的充放电时间常数相同， 故输出为对称的方波。改变R和C的值，可以改变输出振荡频率。非门3用于输出波形整形。

一般取R≤1KΩΩ，当R＝1KΩ，C＝100pf～100µf时，f＝nHz～nMHz，脉冲宽度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC

3、带RC电路的环形振荡器

电路如图12－3所示，非门4用于输出波形整形，R为限流电阻，一般取100Ω，电位器Rw 要求≤1KΩ，电路利用电容C的充放电过程，控制D点电压VD，从而控制与非门的自动启闭，形成多谐振荡，电容C的充电时间tw1、放电时间tw2和总的振荡周期T分别为

tw1≈0.94RC， tw2≈1.26RC， T ≈2.2RC

调节R和C的大小可改变电路输出的振荡频率。

以上这些电路的状态转换都发生在与非门输入电平达到门的阈值电平VT的时刻。在VT附近电容器的充放电速度已经缓慢，而且VT本身也不够稳定，易受温度、电源电压变化等因素以及干扰的影响。因此，电路输出频率的稳定性较差。

4、石英晶体稳频的多谐振荡器

当要求多谐振荡器的工作频率稳定性很高时，上述几种多谐振荡器的精度已不能满足要求。为此常用石英晶体作为信号频率的基准。用石英晶体与门电路构成的多谐振荡器常用来为微型计算机等提供时钟信号。

图12－4所示为常用的晶体稳频多谐振荡器。

（a）、（b）为TTL器件组成的晶体振荡电路；

（c）、（d）为CMOS器件组成的晶体振荡电路， 一般用于电子表中，其中晶体的f0=32768Hz。

图12－4（c）中，门1用于振荡，门2用于缓冲整形。Rf是反馈电阻，通常在几十兆欧之间选取， 一般选22MΩ。R起稳定振荡作用，通常取十至几百千欧。C1是频率微调电容器，C2用于温度特性校正。

555制作的自激多谐振荡器电路

间接反馈型无稳态自激多谐振荡器电路图如下图所示：

自激多谐振荡器波形图