單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器原理及應(yīng)用

多諧振蕩器是一種自激振蕩電路。因?yàn)闆]有穩(wěn)定的工作狀態(tài)，多諧振蕩器也稱為無穩(wěn)態(tài)電路。具體地說，如果一開始多諧振蕩器處于0狀態(tài)，那么它在0狀態(tài)停留一段時(shí)間后將自動(dòng)轉(zhuǎn)入1狀態(tài)，在1狀態(tài)停留一段時(shí)間后又將自動(dòng)轉(zhuǎn)入0狀態(tài)，如此周而復(fù)始，輸出矩形波。

圖6.4.1 對(duì)稱式多諧振蕩器電路

對(duì)稱式多諧振蕩器是一個(gè)正反饋振蕩電路[圖6.4.1，]。和是兩個(gè)反相器，和是兩個(gè)耦合電容，和是兩個(gè)反饋電阻。只要恰當(dāng)?shù)剡x取反饋電阻的阻值，就可以使反相器的靜態(tài)工作點(diǎn)位于電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)。上電時(shí)，電容器兩端的電壓和均為0。假設(shè)某種擾動(dòng)使有微小的正跳變，那么經(jīng)過一個(gè)正反饋過程，迅速跳變?yōu)?img height=24 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314750.gif" width=28>，迅速跳變?yōu)?img height=24 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314477.gif" width=25>，迅速跳變?yōu)?img height=24 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314477.gif" width=25>，迅速跳變?yōu)?img height=24 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314750.gif" width=28>，電路進(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。電容和開始充電。的充電電流方向與參考方向相同，正向增加； 的充電電流方向與參考方向相反，負(fù)向增加。隨著的正向增加，從逐漸上升；隨著的負(fù)向增加，從逐漸下降。因?yàn)?img height=22 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279317354.gif" width=18>經(jīng)和兩條支路充電而經(jīng)一條支路充電，所以充電速度較快，上升到時(shí)還沒有下降到。上升到使跳變?yōu)?img height=24 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314477.gif" width=25>。理論上，向下跳變，也將向下跳變。考慮到輸入端鉗位二極管的影響，最多跳變到。下降到使跳變?yōu)?img height=24 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314750.gif" width=28>，這又使從向上跳變，即變成，電路進(jìn)入第二個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。經(jīng)一條支路反向充電（實(shí)際上先放電再反向充電），逐漸下降。經(jīng)和兩條支路反向充電（實(shí)際上先放電再反向充電），逐漸上升。的上升速度大于的下降速度。當(dāng)上升到時(shí)，電路又進(jìn)入第一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。 此后，電路將在兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間來回振蕩。

非對(duì)稱式多諧振蕩器是對(duì)稱式多諧振蕩器的簡化形式[圖6.4.6]。這個(gè)電路只有一個(gè)反饋電阻和一個(gè)耦合電容。反饋電阻使的靜態(tài)工作點(diǎn)位于電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)，就是說，靜態(tài)時(shí)，的輸入電平約等于，的輸出電平也約等于。因?yàn)?img height=22 src="/article/UploadPic/2010-5/20105279314470.gif" width=20>的輸出就是的輸入，所以靜態(tài)時(shí)也被迫工作在電壓傳輸特性的轉(zhuǎn)折區(qū)。

圖6.4.6 非對(duì)稱是多諧振蕩器電路

環(huán)形振蕩器[圖6.4.10]不是正反饋電路，而是一個(gè)具有延遲環(huán)節(jié)的負(fù)反饋電路。

圖6.4.10 最簡單的環(huán)形振蕩器

圖6.4.19 石英晶體多諧振蕩器

石英晶體具有優(yōu)越的選頻性能。將石英晶體引入普通多諧振蕩器就能構(gòu)成具有較高頻率穩(wěn)定性的石英晶體多諧振蕩器[圖6.4.19]。我們知道，普通多諧振蕩器是一種矩形波發(fā)生器，上電后輸出頻率為的矩形波。根據(jù)傅里葉分析理論，頻率為的矩形波可以分解成無窮多個(gè)正弦波分量，正弦波分量的頻率為（），如果石英晶體的串聯(lián)諧振頻率為，那么只有頻率為的正弦波分量可以通過石英晶體（第個(gè)正弦波分量，），形成正反饋，而其它正弦波分量無法通過石英晶體。頻率為的正弦波分量被反相器轉(zhuǎn)換成頻率為矩形波。因?yàn)槭⒕w多諧振蕩器的振蕩頻率僅僅取決于石英晶體本身的參數(shù)，所以對(duì)石英晶體以外的電路元件要求不高。