自激多谐振荡器设计实验的实验报告

一、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威廉希尔官方网站 。威廉希尔官方网站 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，威廉希尔官方网站 输出的脉冲波形参数直接取决于威廉希尔官方网站 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，由于威廉希尔官方网站 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威廉希尔官方网站 的环形振荡器

威廉希尔官方网站 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，威廉希尔官方网站 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的大小可改变威廉希尔官方网站 输出的振荡频率。

以上这些威廉希尔官方网站 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，威廉希尔官方网站 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。用石英晶体与门威廉希尔官方网站 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威廉希尔官方网站 ；

（c）、（d）为CMOS器件组成的晶体振荡威廉希尔官方网站 ， 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。

二、实验目的

1、掌握使用门威廉希尔官方网站 构成脉冲信号产生威廉希尔官方网站 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

三、 实验设备与器件

1、+5V直流电源

2、双踪示波器

3、数字频率计

4、74LS00（或CC4011） 晶振32768Hz 　 电位器、电阻、电容若干。

四、实验内容

1、 用与非门74LS00按图12－1构成多谐振荡器，其中R为10KΩ电位器，C为0.01µf。

（1） 用示波器观察输出波形及电容C两端的电压波形，列表记录之。

（2） 调节电位器观察输出波形的变化，测出上、下限频率。

（3） 用一只100µf电容器跨接在74LS00 14脚与7脚的最近处，观察输

出波形的变化及电源上纹波信号的变化，记录之。

2、 用74LS00按图12－2接线，取R＝1KΩ，C＝0.047µf，用示波器观察输出波形，记录之。

3、 用74LS00按图12－3接线，其中定时电阻RW用一个510Ω与一个1KΩ的电位器串联，取R＝100Ω，C＝0.1uf。

（1） RW调到最大时，观察并记录A、B、D、E及v0各点电压的波形，测出

v0的周期T和负脉冲宽度（电容C的充电时间）并与理论计算值比较。

（2） 改变RW值，观察输出信号v0波形的变化情况。

4、 按图12－4（c）接线，晶振选用电子表晶振32768Hz，与非门选用CC4011，用示波器观察输出波形，用频率计测量输出信号频率，记录之。

五、实验预习要求

1、 复习自激多谐振荡器的工作原理

2、 画出实验用的详细实验线路图

3、 拟好记录、实验数据表格等。

六、实验报告

1、 画出实验威廉希尔官方网站 ，整理实验数据与理论值进行比较

2、 用方格纸画出实验观测到的工作波形图，对实验结果进行分析。