门电路自激多谐振荡器的原理和实险

实验十二使用门电路产生脉冲信号—自激多谐振荡器—一、实验目的1、掌握使用门电路构成脉冲信号产生电路的基本方法2、掌握影响输出脉冲波形参数的定时元件数值的计算方法3、学习石英晶体稳频原理和使用石英晶体构成振荡器的方法二、实验原理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。

4、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t w1═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。

图12－1 非对称型振荡器图12－2 对称型振荡器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＝1.4RC3、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V D ,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t w1≈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。

图12－3 带有RC电路的环形振荡器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。

多谐振荡器电路原理
当开关K闭合时，BG1获得正向的偏置电压，使BG1集电极和发射极之间产生电流，从而使BG2同时获得正向的偏置电压导通，发光二极管发光。

在这个过程中，开始向电容充电，左负右正。

当电容电压充到使BG1截止时，二极管停止发光，在这个过程中，电容开始放电，放电时的回路是电容-发光二极管-电源-电阻-电容。

因此，放电时间和电容的大小，还有电阻的大小有关系。

当电容，放电完毕，BG1又开始导通，发光二极管又开始发光。

因此，看到的就是，当开关K合上时，二极管发光，然后熄灭，在发光，熄灭。

如此重复。

由于，波形是方形的，可以看作是很多正弦波的叠加，因此，叫多谐振荡器。

这个简单的电路，能够利用一下，把直流电转换成交流电。

1、电路特点
（1）与双稳态电路或单稳态电路比较，它们都是由两级反相器交叉耦合而构成，但具体的耦合元件却不相同，因而，工作方式也不同。

双稳态电路两级反相器都是通过电阻器耦合因而具有两个稳态；单稳态电路一级是电容器耦合，一级是电阻器耦合，因而只有一个稳态。

自激多谐振荡器两级反相器则都是通过电容器耦合，因此它一个稳态都没有，故又称无稳态电路。

事实上自激多谐
3．装配要求和方法
工艺流程：准备～熟悉工艺要求～绘制装配草图～核对元件数量、规格、型号～元件检测～元器件预加工～万能电路板装配、焊接～总装加工～自检。

（1)万能电路板装配工艺要求
1)电阻器、二极管（发光二极管除外）均采用水平安装方式，元件底部距万能电路板5mm，色标法电阻的色环标志顺序方向一致。

2)电容器、三极管、发光二极管、7806采用垂直安装方式，高度要求为元件的底部离万能电路板8mm。

3)所有焊点均采用直脚焊，焊接完成后剪去多余引脚，留头在焊面以上。

多谐振荡器的工作原理
多谐振荡器是一种产生多个频率的周期性信号的电路，其工作原理基于电路中的正反馈。

多谐振荡器通常由放大器、频率选择网络和反馈网络组成。

放大器的作用是放大输入信号的幅度。

频率选择网络则决定了振荡器输出的频率范围。

反馈网络的作用是将放大器的输出信号反馈给输入端，形成正反馈回路。

在反馈网络的作用下，输入信号被放大器放大后再次输入到放大器，不断循环。

在反馈网络中，其频率选择元件会选择和放大器输出信号具有特定相位关系的频率。

当反馈信号与输入信号的相位差满足一定条件时，反馈信号将增强输入信号，使得信号在电路中持续振荡。

多谐振荡器中频率选择网络的设计决定了振荡器的输出频率。

常见的频率选择网络包括LC电路、RC电路、晶体振荡器等。

这些网络能够选择特定频率的信号进行反馈，从而产生稳定的振荡信号。

总结来说，多谐振荡器通过正反馈回路中的放大器、频率选择网络和反馈网络，使得输入信号不断放大和反馈，从而产生多个频率的周期性信号。

用4011产生脉冲一、原理用门电路组成的多谐振荡器(包括由反相器、与非门和或非门)在各种电子电路中几乎都能见到，它们最主要的用途是用来作时钟脉冲发生器，用来驱动计数器或脉冲分配器，使电路的各组成部分能够按照所设定的工作程序有条不紊地工作。

用与非门和或非门组成的多谐振荡器如图所示。

图是对称式多谢振荡器的典型电路，它是由两个与非门、两个电阻与一个电容构成的。

为了产生自激振荡，电路不能有稳定状态，也就是说，在静态下（电路没有振荡时）它的状态必须是不稳定的，由反相器的电压传输特性，如果设法使U1、U2在电压传输特性的转折区或线性区，，则它们将工作在放大状态，即电压放大倍数Au>1,这时只要U1或U2有极小的变化，就会被正向反馈回路放大放大从而引起振荡。

相器静态时工作在放大状态，必须给它们设置适当的偏置电压，它的数值应介于高低电平之间。

这个电平可以通过在反相器的输入端与输出端之间接入接入反馈电阻得到。

电路接通电源后，假设由于某种原因（例如电源波动或外界干扰）使V11有微小的正跳变，则必然会引起如下的正反馈过程：V11升高使V01下降，从而使V12下降，使V02升高，V02又反馈到V11，使V11升高。

使V01迅速跳变为低电平、V02迅速跳变为高电平，电路进入第一个暂稳态，同时电容C1开始充电而C2开始放电。

由于C1同时由R1和R2充电，电压迅速上升到B与非门的阀值电压，引起下面的正反馈：V12上升使得V02下降，从而使得V11下降，使V01上升，V01上升又反馈回V12，使V12上升。

从而使V02迅速跳变为低电平，而V01跳变为高电平，电路进入第二个暂稳态，同时C2开始充电而C1开始放电，与上述C1充电而C2放电是对称的，当V11上升到阀值电压又将迅速返回第一个暂稳态。

因此，电路不断在第一稳态和第二稳态之间往复振荡，在输出端产生矩形脉冲。

二、电路图。

双三极管多谐振荡器电路工作原理双三极管多谐振荡器电路工作原理多谐振荡器电路是一种矩形波产生电路.这种电路不需要外加触发信号,便能连续地, 周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成,因此称为多谐振 荡器电路. 电路结构1.路图2.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3.开机:由于电路参数的微小差异,和正反馈使一支管子饱和另一支截止.出现一个暂 稳态.设Q1饱和,Q2截止.工作原理正反馈: Q1饱和瞬间,VC1由+VCC 突变到接近于零,迫使Q2的基极电位VB2瞬间下 降到接近 —VCC,于是Q2可靠截止.注：为什么Q2的基极产生负压，因为Q1导通使Q1 集电极的电压瞬间接近于零，电容C1的正极也接近于零，由于电容两边电压不能突变使得电容的负端为—VCC。

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,Q2开始导通,通过正反馈使Q1截止,Q2饱和. 正反馈: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(R2*C1+R1*C2)=1.4R2*C7.振荡频率: F=1/T=0.7/R2*C8..波形的改善: 可以同单稳态电路,采用校正二极管电路下面我们来做一个实验：如图振荡周期: T=1.4R2*C=1.4*10000Ω*0.00001F=0.14s=140ms此图利用Multisim仿真软件去求出时间与实际的偏差数据测量图：此图测量了Q2的基极和集电极极，集电极的波形相当于图的矩形波，基极波形相当于图的锯齿波。

波形图：根据测量图可知震荡周期为：146ms 根据公式计算得的时间为：140 ms 误差是有的，木有百分百准确。

科学技术学院SCIENCE & TECHNOLOGY COLLEGE OFNANCHANG UNIVERSITY《工程训练》报告REPORT ON ENGINEERING TRAINING题目多谐振荡电路实训报告学科部、系：信息学科部、电子系专业班级：电子信息工程111班学号：学生姓名：指导教师：起讫日期：2012.10.22—2012.10.26摘要本次实训为无稳态多谐振荡器，它是一种简单的振荡电路。

它不需要外加激励信号就便能连续地、周期性地自行产生矩形脉冲.该脉冲是由基波和多次谐波构成，因此称为多谐振荡器电路。

多谐振荡器可以由三极管构成，也可以用555或者通用门电路等来构成。

用两只三极管组成的多谐振荡器，通常叫做三极管无稳态多谐振荡器。

此次是三极管多谐振荡电路以及555时基多谐振荡电路的实训。

在本此实训中我们将用两只三极管制作一个多谐振荡器，并用它驱动两只不同颜色的发光二极管。

在制作完成时，我们能看到两只发光二极管交替点亮，并且我们可以通过调整电路的参数来调整发光管点亮的时间。

555定时器是一种中规模集成电路，它使用灵活、方便，被广泛用于脉冲的产生、整形、定时和延迟电路中。

文中介绍了555定时器及其逻辑功能，以及由其构成的多谐振荡器的工作原理，介绍555定时器的内部结构及其原理。

通过制作555多谐振荡电路进一步了解其用途。

关键词：三极管，555定时器，多谐振荡电路目录第一章多谐振荡电路简介及工程实训的目的--------------------------1 1．1多谐振荡电路简介----------------------------------------11.2工程实训的目的-------------------------------------------1第二章双三极管多谐振荡电路原理及内容----------------------------12.1双三极管多谐振荡器工作原理-------------------------------12.2 实训器材------------------------------------------------22.3 实训方法和步骤------------------------------------------2第三章 555多谐振荡电路原理及内容---------------------------------33.1 555定时器的内部原理------------------------------------33.2 实训器材------------------------------------------------53.3实训方法和步骤-------------------------------------------5第四章性能测试与分析--------------------------------------------54.1检测电路板的焊接及元器件的安插---------------------------54.2 电路测试与分析-----------------------------------------6心得与体会--------------------------------------------------------6参考文献----------------------------------------------------------6第一章多谐振荡器简介及工程实训目的1.1多谐振荡器简介多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形发生器。