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由与非门构成的多谐振荡器

时间:2022-02-12 理论教育 版权反馈
【摘要】:由门电路和RC延迟电路构成的多谐振荡器有多种电路形式。如图8 2 1所示为由非门和RC延迟电路构成的多谐振荡器。由非门构成多谐振荡,电阻和电容构成延迟电路,输出矩形脉冲的频率主要由RC常数决定。此时uo通过电阻R向电容C反向充电,随着充电时间的增加,ui的值不断降低,当ui降到UT时,非门又一次发生翻转,G1由截止变为导通,uo1=UOH ,G2由截止变为导通,ui=uo=UOL,电路重回第一暂稳态。

由门电路和RC延迟电路构成的多谐振荡器有多种电路形式。如图8 − 2 − 1所示为由非门和RC延迟电路构成的多谐振荡器。它由两个CMOS非门、一个电阻R和一个电容C组成。由非门构成多谐振荡,电阻和电容构成延迟电路,输出矩形脉冲的频率主要由RC常数决定。

为讨论方便,在电路分析中假设非门电路的电压传输特性曲线如图8 − 2 − 2所示,理想化的非门电路的阈值电压为UT=

图8 − 2 − 1 门电路构成的多谐振荡器

图8 − 2 − 2 图8 − 2 − 1中门电路的传输特性

(1)第一暂稳态过程。

假设在t=0时接通电源,电容上电压为0,电路初始状态为uo1=UOH,G2导通,G1截止,ui=uo=UOL ,输出端电压是低电平,电路处于第一暂稳态。此时uo1通过电阻R向电容C充电,随着充电时间的增加,ui的值不断上升,当ui达到UT时,非门发生翻转,G1由截止变为导通,uo1=UOL ,G2由导通变为截止,uo=UT+VDD ,电路进入第二暂稳态。

(2)第二暂稳态过程。

电路进入第二暂稳态时,uo由低电平跳转为高电平,由于电容C两端的电压不能突变,ui也瞬时跳变为高电平。此时uo通过电阻R向电容C反向充电,随着充电时间的增加,ui的值不断降低,当ui降到UT时,非门又一次发生翻转,G1由截止变为导通,uo1=UOH ,G2由截止变为导通,ui=uo=UOL,电路重回第一暂稳态。此后电路不断重复以上过程。如此循环反复,形成了连续的矩形波的输出。电路的工作波形如图8 − 2 − 3所示。

图8 − 2 − 3 多谐振荡器的波形图

(3)多谐振荡器的脉冲周期的计算。

电容充电过程中,电容上的电压uC从充电开始到变化至某一数值Ut所需时间可以用以下公式计算:

所以,图8 − 2 − 3中,T1、T2的计算为:

脉冲信号的周期为:

T=T1+T2≈2RCln3=2.2RC  (8 − 2 − 4)

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