文档介绍:RC环形多谐振荡器
实验目的通过搭建RC环形多谐振荡电路,并通过模拟示波器观察、测量方波的性能特性,理解振荡器的振荡原理以及矩形脉冲的性能指标。
实验器材面包板,直流电源,保护电阻,电容、导线若干
实验原理利用逻辑门电路的传输延迟时间,将奇数个与非门首尾相接,就可以构成一个基本环形振荡器。以三个“非”门为例,如图1所示。设某一时刻电路的输出端vO3为1,经过1个传输延迟时间tpd后 vO1为0,经过2个传输延迟时间tpd后 vO2为1,经过3个传输延迟时间tpd后 vO3为0。如此自动反复,于是在输出端得到连续的方波,且周期为6tpd。这种电路简单,但由于门电路的传输延迟时间很短,因此这种振荡器的振荡频率极高且不可调,所以实际中用处不大。
图表1基本环形振荡器原理
RC 环形多谐振荡器是在图表1中电路中加入RC 环路,如图2所示。它不但增大了环路延迟时间,降低了振荡频率,而且通过改变RC 的数值可以调节振荡频率。其中R是限流电阻,阻值不大。由于加入RC 环路电路的振荡周期大大增加,逻辑门电路的传输延迟时间同其相比可忽略。
图表2 RC环形振荡器实验电路
矩形脉冲的性能指标:
脉冲周期T——周期性重复的脉冲序列中,两个相邻脉冲间的时间间隔。
脉冲幅度Um——脉冲电压最大变化的幅值。
脉冲宽度Tw——,。
上升时间tr ——。
下降时间tf ——。
占空比:高电平所占周期的时间比率。
实验内容按照图表1所示电路图连好电路,将模拟
示波器分别与电路中的各测量点相连接,
测出VI1、V01、VI3的电压值在电路震荡中的变化,如图表3:
:
(1)第一个暂稳状态(t1~t2)
设在t1时 vI1( vO3)由0上跳到1,则 vO1(vI2)由1下跳到0、 vO2由0上跳到1。根据电容C 的电压不能跃变的特点知必定引起一个RC电路的暂态过程。 首先,vI3必定跟随vI2下跳。这个负跳变(因为R很小之故,可近似认为就是G3门的输入电压)保持vO3为1。其次,由于vO2为高电平、vO1为低电平,故有电流通过电阻R 对电容C 进行充电,并使vI3逐渐上升。在t2时图表3 RC多谐环形振荡器各点波形图
vI3上升到门电路的阈值电压VT,使vO3(vI1)由1下跳到0,则vO1(vI2)由0上跳到1,vO2