什么是多諧振蕩器？

多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱為矩形波發(fā)生器。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，常用作脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。

其工作原理是利用深度正反饋，通過(guò)阻容耦合使兩個(gè)電子器件交替導(dǎo)通與截止，從而自激產(chǎn)生方波輸出的振蕩器。具體來(lái)說(shuō)，多諧振蕩器產(chǎn)生方波的原理是基于兩個(gè)電子器件的反向器之間的相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)一個(gè)反向器處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，另一個(gè)反向器就會(huì)截止，反之亦然。當(dāng)一個(gè)反向器從截止?fàn)顟B(tài)過(guò)渡到導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)，其輸出電平狀態(tài)會(huì)發(fā)生突變，這就產(chǎn)生了一個(gè)矩形波的上升沿。同理，當(dāng)它從導(dǎo)通狀態(tài)過(guò)渡到截止?fàn)顟B(tài)時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)矩形波的下降沿。由于電路中的阻容元件的作用，這個(gè)矩形波會(huì)不斷地重復(fù)，從而形成連續(xù)的方波輸出。

多諧振蕩器的作用是產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，作為脈沖信號(hào)源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。由于矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分，因此多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。在工作時(shí)，電路的狀態(tài)在這兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)之間自動(dòng)地交替變換。這種交替變換的頻率取決于電路中阻容元件的參數(shù)值。通過(guò)調(diào)整這些元件的參數(shù)值，可以改變多諧振蕩器的輸出頻率，從而滿足不同的應(yīng)用需求。

下面小編分享一些典型多諧振蕩器電路圖，以及簡(jiǎn)單分析它們的工作原理。

典型多諧振蕩器電路圖分享

1、帶晶體管的20 kHz無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或振蕩器電路基于正反饋。我們可以使用運(yùn)算放大器、邏輯門(mén)或晶體管來(lái)設(shè)計(jì)這樣的電路。在這里，我們可以依靠單個(gè)電容器和電阻器作為運(yùn)算放大器內(nèi)部的反饋，就像晶體管電路一樣，它可以在很寬的溫度、電壓和晶體管增益范圍內(nèi)工作。

穩(wěn)定性非常好，電源電壓在6V到12V之間變化，頻率僅變化0.05%。我們可以通過(guò)改變 R1、R2 和 C 來(lái)改變頻率/時(shí)序。占空比可以根據(jù) R3 與 R 的比率進(jìn)行修改，電路為原理圖中所示的值提供 50%。

2、一種自由運(yùn)行/非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

該觸發(fā)器電路是一種自由運(yùn)行/非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，兩個(gè)發(fā)射極偏置晶體管的基極和集電極直接彼此耦合。開(kāi)關(guān)動(dòng)作由每個(gè)發(fā)射器電路中的電容器支持。這種配置在發(fā)射器處產(chǎn)生三角波。

由于兩個(gè)晶體管都不能保持永久截止?fàn)顟B(tài)，因此將產(chǎn)生自由振蕩。我們可以在發(fā)射極之間使用單個(gè) 0.1 uF 電容器來(lái)代替 C1 和 C2。

3、非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

產(chǎn)生兩種不穩(wěn)定狀態(tài)（高-低）的觸發(fā)器稱為非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，這是一個(gè)奇特的名稱，可以說(shuō)它是一個(gè)振蕩器。這種電路的基本原理是由兩個(gè)晶體管組成，每個(gè)晶體管的集電極的接線方式是試圖通過(guò)電容器使另一個(gè)晶體管的基極短路。

在電路上電之初，所有晶體管都處于開(kāi)路狀態(tài)，兩個(gè)晶體管的基極都會(huì)被上拉，晶體管特性的細(xì)微差異會(huì)導(dǎo)致一個(gè)晶體管傾向于先觸發(fā)并短路另一個(gè)晶體管的基極一個(gè)電容器，使其導(dǎo)通，直到電容器飽和并輪流讓另一個(gè)晶體管交換狀態(tài)。這是一個(gè)非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路的示意圖，具有啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)以確保電路始終處于非穩(wěn)態(tài)：

啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)圍繞兩個(gè) 1N4148 二極管和一個(gè) 0.22uF 電容器構(gòu)建。如果沒(méi)有這個(gè)啟動(dòng)網(wǎng)絡(luò)，簡(jiǎn)單的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器/觸發(fā)器電路可能會(huì)導(dǎo)致電源啟動(dòng)時(shí)鎖定故障，特別是在處理緩慢上升的電壓電源時(shí)。

4、非穩(wěn)態(tài)和單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

多諧振蕩器是廣泛用于數(shù)字電子產(chǎn)品的二態(tài)器件。雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或稱為觸發(fā)器是時(shí)序邏輯中使用的基本存儲(chǔ)器件。除了雙穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器外，還有用作振蕩器的非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器和用作脈沖源的單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器（on shot multivibrator）。下面顯示的 NAND 門(mén)反相器配置是創(chuàng)建非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器的多種方法之一：一種在任一狀態(tài)下都不穩(wěn)定的雙態(tài)器件。

如果我們從 A 點(diǎn)高電平開(kāi)始，時(shí)間常數(shù) RC 的時(shí)間特性將達(dá)到切換 A 低電平和 B 高電平的閾值，然后該高電壓對(duì)電容器充電。直到發(fā)生回到原始狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，充電過(guò)程將反轉(zhuǎn)。我們可以使用 IC7400 四與非門(mén)的一半來(lái)構(gòu)建該電路。

如果上半部分描繪的是非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，則下半部分是單穩(wěn)態(tài)電路。單穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器或單穩(wěn)態(tài)振蕩器將響應(yīng)于正觸發(fā)脈沖而產(chǎn)生長(zhǎng)度為 t 的單個(gè)輸出脈沖，該脈沖由電阻器和電容器的值確定。不可再觸發(fā)的一次性不會(huì)響應(yīng)在其脈沖長(zhǎng)度期間發(fā)生的進(jìn)一步觸發(fā)脈沖。

5、無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用范圍廣，振蕩頻率相對(duì)穩(wěn)定被大量使用。

上圖就是一個(gè)簡(jiǎn)單的無(wú)穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路，上電后，兩只發(fā)光二極管輪流導(dǎo)通發(fā)光。下面我們來(lái)分析一下的他的工作原理。

在上電的瞬間，電阻R2給Q2送入正偏電流，電阻R3為Q1送入偏置電流，由于電阻及晶體管參數(shù)在制造時(shí)不可能做到完全一致，所以總會(huì)有一個(gè)三極管最先導(dǎo)通，一個(gè)后導(dǎo)通，這里假設(shè)Q1最先導(dǎo)通D1被點(diǎn)亮。D2隨后也被點(diǎn)亮。

在Q1被點(diǎn)亮的同時(shí)C1被拉低，由于電容兩端電壓不能突變（電容接通瞬間相當(dāng)于短路），此時(shí)Q2B基被拉低。Q2截止D2熄滅。C1由電阻R2及三極管Q1進(jìn)行充電，當(dāng)電容兩端電壓逐漸升高至Q2B極的導(dǎo)通電壓時(shí)，C2接地，由于電容兩端電壓不能突變，Q1被截止，D1熄滅。隨后就這樣兩只LED交替閃爍。