TTL門電路組成的電容正反饋多諧振蕩器結(jié)構(gòu)和原理及振蕩周期的計算

TTL門電路組成的電容正反饋多諧振蕩器結(jié)構(gòu)和原理及振蕩周期的計算1、TTL門電路組成的電容正反饋多諧振蕩器結(jié)構(gòu)和原理

由TTL門電路組成的電容正反饋多諧振蕩器基本電路如圖1所示。它是兩級TTL與非門由電容C構(gòu)成正反饋的電路。

在多諧振蕩器工作過程中，主要依靠電容C的充、放電，引起d點電位vd的變化。當(dāng)vd達(dá)到TTL門閾值電壓Vth時，引起與非門狀態(tài)的翻轉(zhuǎn)。假設(shè)某時刻由于電容C的充電，使vd漸漸上升，當(dāng)vd上升至vd≥Vth時，與非門G1將由關(guān)態(tài)變?yōu)殚_態(tài)，使輸出va由高電平下跳至低電平，與非門G2由開態(tài)變?yōu)殛P(guān)態(tài)，輸出vb由低電平上跳至高電平。由于電容C端電壓不能突變，使d點電位vd也隨vb的上跳而上跳，維持與非門G1處于開態(tài)，與非門G2處于關(guān)態(tài)，如圖1(b)中t1時刻所示。以后電容C放電，放電的等效電路如圖2(a)所示。

圖1電容正反饋多諧振蕩器

圖2電容C充、放電等效電路

隨著電容C的放電，vd電位漸漸下降。在vd下降至Vth之前，這段時間稱為暫態(tài)Ⅰ，其工作波形如圖2(b)中t1～t2期間的波形所示。

當(dāng)vd隨C放電下降至閾值電壓Vth時，即vd≤Vth時，與非門G1由開態(tài)變?yōu)殛P(guān)態(tài)，輸出va由低電平上跳至高電平，使與非門G2由關(guān)態(tài)變?yōu)殚_態(tài)，輸出va由高電平下跳至低電平。電路又一次自動翻轉(zhuǎn)，如圖1(b)中t2時刻所示。由于有電容C，vd隨vb的下跳而下跳，維持與非門G1關(guān)態(tài)，與非門G2開態(tài)。

當(dāng)與非門G1處于關(guān)態(tài)，與非門G2處于開態(tài)后，電容C充電，其等效電路如圖2(b)所示。隨著C充電，vd點電位漸漸上升，在vd上升至Vth之前，這段時間稱為暫態(tài)Ⅱ，其波形如圖1(b)中t2～t3期間的波形所示。

當(dāng)vd上升至Vth時，與非門G1又由關(guān)態(tài)變?yōu)殚_態(tài)，與非門G2由開態(tài)變?yōu)殛P(guān)態(tài)，進(jìn)入暫態(tài)Ⅰ。以后不斷重復(fù)上述過程，從而形成周期振蕩，在輸出端就獲得矩形波vb。

2、振蕩周期的計算

1.暫穩(wěn)態(tài)Ⅰ持續(xù)時間tW1的計算

由圖1(b)可見，在t1-時刻，與非門G1處于關(guān)態(tài)，與非門G2處于開態(tài)，以后電路發(fā)生翻轉(zhuǎn)，在t1+時刻，與非門G1處于開態(tài)，與非門G2處于關(guān)態(tài)，進(jìn)入暫態(tài)Ⅰ。電容C放電，等效電路如圖2(a)所示。由圖1(b)和圖2(a)可得暫態(tài)Ⅰ的持續(xù)時間為

其中τ1=(Ro+R)Cvd(∞)=va=0.3V≈0Vvd(t2-)=Vth=1.4Vvd(t1+)=Vth+ΔVΔV=ΔVb≈VOH-VOL≈VOH將上述結(jié)果代入

得到

2.暫穩(wěn)態(tài)Ⅱ持續(xù)時間tW2的計算

在t2-時刻，與非門G1處于開態(tài)，與非門G2處于關(guān)態(tài)，在t2+時刻，電路發(fā)生了翻轉(zhuǎn)，與非門G1處于關(guān)態(tài)，與非門G2處于開態(tài)，進(jìn)入暫態(tài)Ⅱ。電容C充電，等效電路如圖2(b)所示。如圖1(b)和圖2(b)，可得暫態(tài)Ⅱ持續(xù)時間

其中τ2=[(R+Ro)∥R1]Cvd(∞)=va=VOH=3.6Vvd(t3-)=Vth=1.4Vvd(t2+)=Vth+ΔV

ΔV=vb(t2+)-vb(t2-)=VOL-VOH=-VOH將上述結(jié)果代入上式

得到

3.振蕩周期T=tW1+tW2

假