RC环形振荡器

( a ) 逻辑电路图 ( b )输出波形图

图1 由三与非门构成的基本环形振荡器

　　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“与非”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个传延迟时间tpd后 vO1为0，经过2个传延迟时间tpd后 vO2为1，经过3个传延迟时间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2 RC环形振荡器

　　RC环形多谐振荡器是在图1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Rs是限流电阻，值不大，约100 。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，于是各点波形如图3。

图3 RC多谐环形振荡器 各点波形图

　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（1）第一个暂稳状态（t1～t2）
　 　设在t1时 vI1（ vO）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RS很小之故，可近似认为就是G3门的输入电压）保持vO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vI3上升到门电路的阈值电压VT，使vO（vI1）由1下跳到0，则vO1（vI2）由0上跳到1，vO2由1下跳到0。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（2）第二个暂稳状态（t2～t3）
　　首先，和第一个暂稳状态相似，各门电路的状态发生上述翻转后，由于电容电压不能跃变之故，vI3必定跟随vI2上跳。这个正跳变保持vO为0。
　　其次，由于vO2为低电平、vO1为高电平，电容C经R及G2门开始放电，并使vI3逐渐下降。在t3时vI3下降到VT，使vO（vI1）又由0上跳到1，开始重复第一个暂稳状态。
　　由于电容C的充、放电在自动地进行，故在输出端vO得到连续的方波，其频率由电容的充放电的时间常数决定。由于电容充放电回路不完全相同，故充电时间常数与放电时间常数有所区别。如采用的是TTL门电路，经过估算，震荡周期约为