一、原理

與(yu) 非門作為(wei) 一個(ge) 開關(guan) 倒相器件，可用以構成各種脈衝(chong) 波形的產(chan) 生電路。電路的基本工作原理是利用電容器的充放電，當輸入電壓達到與(yu) 非門的閾值電壓VT時，門的輸出狀態即發生變化。因此，電路輸出的脈衝(chong) 波形參數直接取決(jue) 於(yu) 電路中阻容元件的數值。

1、 非對稱型多諧振蕩器

如圖12－1所示，非門3用於(yu) 輸出波形整形。
非對稱型多諧振蕩器的輸出波形是不對稱的，當用TTL與(yu) 非門組成時，輸出脈衝(chong) 寬度
tw1═RC　 tw2═1.2RC T═2.2RC
調節 R和C值，可改變輸出信號的振蕩頻率，通常用改變C實現輸出頻率的粗調，改變電位器R實現輸出頻率的細調。

2、對稱型多諧振蕩器

如圖12－2所示，由於(yu) 電路完全對稱，電容器的充放電時間常數相同, 故輸出為(wei) 對稱的方波。改變R和C的值，可以改變輸出振蕩頻率。非門3用於(yu) 輸出波形整形。
一般取R≤1KΩ,當R＝1KΩ，C＝100pf～100µf時，f＝nHz～nMHz，脈衝(chong) 寬度tw1＝tw2＝0.7RC，T＝1.4RC

3、帶RC電路的環形振蕩器

電路如圖12－3所示，非門4用於(yu) 輸出波形整形，R為(wei) 限流電阻，一般取100Ω，電位器Rw 要求≤1KΩ，電路利用電容C的充放電過程，控製D點電壓VD,從(cong) 而控製與(yu) 非門的自動啟閉，形成多諧振蕩，電容C的充電時間tw1、放電時間tw2和總的振蕩周期T分別為(wei)
tw1≈0.94RC， tw2≈1.26RC， T ≈2.2RC
調節R和C的大小可改變電路輸出的振蕩頻率。

 

以上這些電路的狀態轉換都發生在與(yu) 非門輸入電平達到門的閾值電平VT的時刻。在VT附近電容器的充放電速度已經緩慢，而且VT本身也不夠穩定，易受溫度、電源電壓變化等因素以及幹擾的影響。因此，電路輸出頻率的穩定性較差。

4、石英晶體(ti) 穩頻的多諧振蕩器

當要求多諧振蕩器的工作頻率穩定性很高時，上述幾種多諧振蕩器的精度已不能滿足要求。為(wei) 此常用石英晶體(ti) 作為(wei) 信號頻率的基準。用石英晶體(ti) 與(yu) 門電路構成的多諧振蕩器常用來為(wei) 微型計算機等提供時鍾信號。
圖12－4所示為(wei) 常用的晶體(ti) 穩頻多諧振蕩器。

（a）、(b)為(wei) TTL器件組成的晶體(ti) 振蕩電路；

（c）、(d)為(wei) CMOS器件組成的晶體(ti) 振蕩電路， 一般用於(yu) 電子表中，其中晶體(ti) 的f0=32768Hz。

圖12－4（c）中，門1用於(yu) 振蕩，門2用於(yu) 緩衝(chong) 整形。Rf是反饋電阻，通常在幾十兆歐之間選取， 一般選22MΩ。R起穩定振蕩作用，通常取十至幾百千歐。C1是頻率微調電容器，C2用於(yu) 溫度特性校正。

二、實驗目的

1、掌握使用門電路構成脈衝(chong) 信號產(chan) 生電路的基本方法
2、掌握影響輸出脈衝(chong) 波形參數的定時元件數值的計算方法
3、學習(xi) 石英晶體(ti) 穩頻原理和使用石英晶體(ti) 構成振蕩器的方法

三、 實驗設備與(yu) 器件

1、+5V直流電源

2、雙蹤示波器

3、數字頻率計

4、74LS00（或CC4011） 晶振32768Hz 　 電位器、電阻、電容若幹。

四、實驗內(nei) 容

1、 用與(yu) 非門74LS00按圖12－1構成多諧振蕩器，其中R為(wei) 10KΩ電位器，C為(wei) 0.01µf。
（1） 用示波器觀察輸出波形及電容C兩(liang) 端的電壓波形，列表記錄之。
（2） 調節電位器觀察輸出波形的變化，測出上、下限頻率。
（3） 用一隻100µf電容器跨接在74LS00 14腳與(yu) 7腳的最近處，觀察輸
出波形的變化及電源上紋波信號的變化，記錄之。
2、 用74LS00按圖12－2接線，取R＝1KΩ，C＝0.047µf，用示波器觀察輸出波形，記錄之。
3、 用74LS00按圖12－3接線，其中定時電阻RW用一個(ge) 510Ω與(yu) 一個(ge) 1KΩ的電位器串聯，取R＝100Ω，C＝0.1uf。
（1） RW調到最大時，觀察並記錄A、B、D、E及v0各點電壓的波形，測出
v0的周期T和負脈衝(chong) 寬度（電容C的充電時間）並與(yu) 理論計算值比較。
（2） 改變RW值，觀察輸出信號v0波形的變化情況。
4、 按圖12－4（c）接線，晶振選用電子表晶振32768Hz，與(yu) 非門選用CC4011，用示波器觀察輸出波形，用頻率計測量輸出信號頻率，記錄之。

五、實驗預習(xi) 要求

1、 複習(xi) 自激多諧振蕩器的工作原理（18luck网站 fpxing.com）
2、 畫出實驗用的詳細實驗線路圖
3、 擬好記錄、實驗數據表格等。

六、實驗報告

1、 畫出實驗電路，整理實驗數據與(yu) 理論值進行比較
2、 用方格紙畫出實驗觀測到的工作波形圖，對實驗結果進行分析。