电子线路RC环形多谐振荡器实验报告.docxVIP

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  SEQ 图表 \* ARABIC 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  SEQ 图表 \* ARABIC 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——从脉冲前沿0.5Um始，到脉冲后沿0.5Um止的一段时间。 上升时间tr ——脉冲从0.1Um上升到0.9Um所需的时间。 下降时间tf ——脉冲从0.9Um下降到0.1Um所需的时间。 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： 4.1分析： （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???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  SEQ 图表 \* ARABIC 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vO3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vO3得到连续的方波。 4.2实验中测得的数据： 脉冲周期测量值为1.28ms由实验室给得的：C=1uF, R=560Ω可以得到周期的理论值为： 电压幅值为4.0v 脉冲宽度为0.44ms 上升及下降时间为：0.06ms 占空比为：35.9% 阀值电平为：1.4V 实验总结 本次实验通过RC环形振荡器体会了利用延迟时间和电容的自动充放电得到连续的振荡波形。并且了解了矩形脉冲的性能指标。 实验中利用模拟示波器测得的数据比较粗略，所以即使测得了实验值，也算出了理论值，没有对脉冲周期进行误差分析。