RC耦合式振荡器电容充放电 分析-模拟/数字

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RC耦合式振荡器图9.5.4 RC耦合式振荡器　　图9.5.4是另一种使用较多的方波发生器电路，由两个“非”门组成，每一个“非”门输出端与输入端之间连有一个电阻R=R1=R2，电阻阻值恰好使“非”门内的晶体管工作在放大区，一般取800Ω～2kΩ。这样，两个“非”门通过电容C=C1=C2交叉耦合形成反馈环路，相当于两级放大器经RC耦合一样，形成正反馈回路并产生振荡，波形如图9.5.5所示。　　 图9.5.5 RC耦合式振荡器各点波形图如果因电源电压波动或其他原因使vI1有微小的正跳变，则由于“非”门工作在放大区，且电路具有正反馈环，迅速使G1饱和导通，vO1输出低电平。因为电容C1电压不能跃变使vI2下跳，这个负跳变使门G2截止、vO1输出高电平，电路进入第一个暂稳态：由于vO1为低电平、vO2为高电平，有电流经R2对C1充电，并使vI2电位随之上升，当上升到阈值电压VT时，门G2饱和导通，vO2输出低电平。同样地，电容C2电压也不能跃变，使vI1出现下跳，这个负跳变使门G1截止、vO1输出高电平，电路进入第二个暂稳态：同样地由于vO1为高电平、vO2为低电平，有电流经R1对C2充电，同时C1经R2开始放电，随着充放电过程的进行，vI1电位随之上升，当上升到阈值电压VT时，门G1再次翻转，电路进入第一个暂态过程，如此反复。　　输出方波的周期由电容充、放电时间常数（R1C1+R2C2）决定。当R=R1=R2、C=C1=C2时，振荡周期可如下近似计算：， 图9.5.6 石英晶体振荡器前述的两种多谐振荡器有一个共同特点：在门电路阈值电压VT确定时，振荡周期由阻容元 件RC 充放电来决定。这表明振荡周期易受环境温度、元件性能、电源波动等因素的影响，从而使振荡频率的稳定性受到一定的限制。为此，常采用在多谐振荡器中串接石英晶体，组成如图9.5.6所示的石英晶体振荡器。石英晶体可以等效成一个RLC 串联谐振电路，其谐振频率便是极其稳定的晶体固有频率f0。石英晶体对该频率的阻抗近似等于零，而良好的选频特性使得晶体对离开谐振频率f0的其他频率具有较大的阻抗。如图9.5.6所示，将晶体与C2串接，这样只有频率为f0的信号满足正反馈条件，使之迅速起振。因此该电路的振荡频率由石英晶体本身的极稳定的固有频率f0所决定，与其他元件的参数无关，使得输出方波的频率极稳定，在数字电路中得到广泛应用。</table