環形振蕩器,環形振蕩器工作原理是什么?

環形振蕩器的工作原理

環形振蕩器是利用門電路的固有傳輸延遲時間將奇數個反相器首尾相接而成，該電路沒有穩態。因為在靜態（假定沒有振蕩時）下任何一個反相器的輸入和輸出都不可能穩定在高電平或低電平，只能處于高、低電平之間，處于放大狀態。

假定由于某種原因v11產生了微小的正跳變，經G1的傳輸延遲時間tpd后，v12產生了一個幅度更大的負跳變，在經過G2的傳輸延遲時間tpd后，使v13產生更大的正跳變，經G3的傳輸延遲時間tpd后，在vo產生一個更大的負跳變并反饋到G1輸入端。可見，在經過3tpd后，v11又自動跳變為低電平，再經過3tpd之后，v11又將跳變為高電平。如此周而復始，便產生自激振蕩。如圖2所示，可見振蕩周期為T=6tpd

環形振蕩器的改進原因

環形振蕩器的突出優點是電路極為簡單，但由于門電路的傳輸延遲時間極短，TTL門電路只有幾十納秒，CMOS電路也不過一二百納秒，難以獲得較低的振蕩頻率，而且頻率不易調節，為克服這個缺點，有幾種改進電路，下面給出對照圖。如圖3和圖4所示。

環形振蕩器的改進原理

接入RC 電路以后，不僅增大了門G2的傳輸延遲時間tpd2有助于獲得較低的振蕩頻率。而且通過改變R和C 的數值可以很方便地實現對頻率的調節。

環形振蕩器的實用電路

如圖4,為了進一步加大RC和G2的傳輸延遲時間，在實用電路中將電容C 的接地端改接G1的輸出端。如圖10.3.5所示。例如當v12處發生負跳變時，經過電容C使v13首先跳變到一個負電平，然后再從這個負電平開始對電容C充電，這就加長了v13從 開始充電到上升為VTH的時間，等于加大了v12到v13的傳輸延遲時間。

通常RC電路產生的延遲時間遠遠大于門電路本身的傳輸延遲時間，所以在計算振蕩周期時可以只考慮RC電路的作用而將門電路固有的傳輸延遲時間忽略不計。

另外，為防止v13發生負跳變時流過反 相器G3輸入端鉗位二極管的電流過大，還在G3輸入端串接了保護電阻RS。電路中各點的電壓波形如圖5所示。

圖5中畫出了電容C充、放電的等效電路。利用式：

T≈2.2RC

式T≈2.2RC可用于近似估算振蕩周期。但使用時應注意它的假定條件是否滿足，否則計算結果會有較大的誤差。