多諧振蕩器：利用深度正反饋，通過阻容耦合使兩個(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。常用作方波發(fā)生器。

多諧振蕩器是一種能產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱矩形波發(fā)生器。“多諧”指矩形波中除了基波成分外，還含有豐富的高次諧波成分。多諧振蕩器沒有穩(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，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時(shí)序電路中的時(shí)鐘信號。

多諧振蕩器電路圖（一）

多諧振蕩器在溫控報(bào)警電路中的應(yīng)用

下圖是利用多諧振蕩器構(gòu)成的簡易溫控報(bào)警電路，圖中ICEO是三極管T基極開路時(shí)，由集電區(qū)穿過基區(qū)流向發(fā)射區(qū)的反向飽和電流，稱作穿透電流。ICEO是三極管的熱穩(wěn)定性參數(shù)之一，常溫下，硅管的ICEO比鍺管的ICEO要小；溫度升高，ICEO增大，且鍺管的ICEO隨溫度升高增大較快。選用晶體管時(shí)一般希望ICEO盡量小，但本電路采用穿透電流大，且對溫度變化敏感的鍺管，利用其ICEO控制555定時(shí)器復(fù)位端4管腳的電壓。圖中555定時(shí)器與R1、R2和C組成多諧振蕩器，其復(fù)位端4腳RD通過R3接地。常溫下，鍺管穿透電流ICEO較小，一般在10～50μΑ，在3上產(chǎn)生的電壓較低，則555復(fù)位端4腳RD的電壓較低，則555處于復(fù)位狀態(tài)，多諧振蕩器停振。當(dāng)溫度升高或有火警時(shí)，ICEO增大，在R3上產(chǎn)生的電壓升高，使555復(fù)位端4腳RD為高電平，多諧振蕩器開始振蕩，揚(yáng)聲器發(fā)出報(bào)警聲。

溫控報(bào)警電路不同的晶體管，其ICEO值相差較大，故需改變R3的阻值來調(diào)節(jié)控溫點(diǎn)。方法是先把測溫元件T置于要求報(bào)警的溫度下，調(diào)節(jié)R3使電路剛發(fā)出報(bào)警聲。報(bào)警的音調(diào)取決于多諧振蕩器的振蕩頻率，由元件R1、R2和C決定，改變這些元件值，可改變音調(diào)，但要求R1大于1kΩ。

多諧振蕩器電路圖（二）

電路組成及工作原理

下面圖3-1時(shí)基于555的多諧振蕩器連接圖

多諧振蕩器的工作原理

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。其工作原理時(shí)這樣的：在剛接同電源時(shí)，由于電容C1兩端的電壓不能突變，使集成電路A的2腳電壓為0V，這一低電壓加到電壓比較器D的同相輸入端，使電壓比較器D輸出低電平，該低電平加到與非門B的一個(gè)輸入端，這樣，輸出端Q輸出高電平，即多諧振蕩器輸出電壓U0為高電平，通電之后，直流電壓+V通過電阻R1和R2對電容C1充電，由于電容C1的充電要有一個(gè)過程，在C1兩端的電壓沒有充到一定程度時(shí)，電路保持輸出電壓U0為高電平狀態(tài)，這是一個(gè)暫穩(wěn)態(tài)。隨著對電容C1充電的進(jìn)行，（C1上的充電電壓極性為上正下負(fù)），當(dāng)C1上的電壓達(dá)到一定程度時(shí)，集成電路A的6腳電壓為高電平，該高電平加到內(nèi)電路中的電壓比較器C的反相輸入端，使比器C輸出低電平，該低電平加到與非門A的一個(gè)輸入端，使RS觸發(fā)器翻轉(zhuǎn)，即為Q端輸出低電平，即U0為低電平，Q非為高電平，從圖中所示波形中可看出，此時(shí)U0已從高電平翻轉(zhuǎn)到低電平。Q非為高電平后，該高電平經(jīng)過電阻RS加到VT1基極，使VT1飽和導(dǎo)通，由于VT1導(dǎo)通后集電極和發(fā)射極之間的內(nèi)阻減小，這樣電容C1上充到的上正下負(fù)電壓開始放電，其放電回路是：C1的上端——R2——集成電路A的7腳——VT1集電極——VT1發(fā)射極——地端——C1的下端，在這放電的過程中，多諧振蕩器保持U0為低電平狀態(tài)，隨著C1的放電，C1上的電壓在下降，當(dāng)C1上的電壓下降到一定程度時(shí)，使集成電路的2腳電平很低，即電壓較器D的同相輸入端電壓很低，使比較器D輸出低電壓，該低電壓加到與非門B的一個(gè)輸入端，使RS觸發(fā)器再次翻轉(zhuǎn)，翻轉(zhuǎn)到Q為高電平的暫穩(wěn)態(tài)，即U0為高電平，由于Q為高電平，Q非為低電平，使VT1管的基極電壓很小，VT1截止，電容C1停止放電，改變?yōu)?V通過電阻R1和R2對電容C1充電，這樣電路進(jìn)入第2個(gè)周期，如此反復(fù)達(dá)到振蕩器的作用。

由仿真得該電路輸出波形，如圖3-2所示

多諧振蕩器一旦起振之后，電路沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個(gè)暫穩(wěn)態(tài)，它們做交替變化，輸出連續(xù)的矩形脈沖信號，因此它又稱作無穩(wěn)態(tài)電路，常用來做脈沖信號源。

多諧振蕩器電路圖（三）

電路及工作原理

電路見下圖。74HC00為四一二輸入端與非門。

如果將二輸入端與非門的一個(gè)輸入端接高電平，或者將兩個(gè)輸入端短接，則其輸出便與余下的一個(gè)輸入端或兩個(gè)短接的輸入端反相，相當(dāng)于一個(gè)反相器。在下圖所示電路中，設(shè)IC1A的①腳、IC1B的⑤腳為高電平（K1按下，K2斷開），則IC1A可看作②腳輸入③腳輸出、可看作IC1B④腳輸入⑥腳輸出的反相器，其傳輸特性如右圖所示。由于R1的負(fù)反饋?zhàn)饔茫绻谀_電壓較低，③腳輸出高電壓，則通過R1把②腳電平拉高；如果②腳電壓較高、③腳輸出低，則通過R1把②腳電平拉低，結(jié)果折衷停在中心點(diǎn)C。輸出100%反饋到輸入，相當(dāng)于把左下三角形部分按照虛線折到右上角。虛線與傳輸特性的交點(diǎn)C就是反相器的工作點(diǎn)，約等于1/2VCC。C點(diǎn)位于傳輸特性的陡坡中心。本例中，74HC00輸入變化1mV，輸出變化高達(dá)1V。

由于IC1③腳和④腳連按，其⑥腳輸出的信號與②腳同相但幅度放大。圖中C1起正反饋?zhàn)饔谩Ｖ灰谀_電壓有微小的波動(dòng)，如提高0.1mV，則③腳電壓降低100mV，再經(jīng)IC1B反相，⑥腳輸出電壓升高大于1V，此電壓變化通過C1送回②腳，使②腳電壓繼續(xù)升高，直至VCC+0.7V。這時(shí)，IC1內(nèi)部的保護(hù)二極管導(dǎo)通，使輸入電壓不能高，反相器工作點(diǎn)停在右圖的D點(diǎn)。D點(diǎn)位于傳輸特性的水平線上，輸入變化幾乎不影響輸出。此時(shí)，IC1的②腳為高電平，③腳為低電平，⑥腳為高電平。電阻R1接在②、③腳之間。③腳是輸出端，內(nèi)阻很低，②腳是輸入端，內(nèi)阻極高。②高③低的電位差使得R1上的電流I的方向如左圖所示，放電的起始電壓為VCC+0.7V，放電的最終電壓為0V。

實(shí)際放電到C點(diǎn)（1/2VCC）附近，就停止了。放電從VCC+0.7V到1/2VCC約需1.1R1C1=1.1&TImes;（2.2&TImes;l0（6））&TImes;（0.1&TImes;10（-6）≈0.25s。

這時(shí)，②腳變低，經(jīng)過IC1A反相放大→③腳變高→IC1B反相放大→⑥腳快速變低→C1→②腳。正反饋?zhàn)饔贸掷m(xù)到②腳電壓降至-0.7V。這時(shí)IC1內(nèi)部的保護(hù)二極管導(dǎo)通，使輸入電壓不能低，反相器工作點(diǎn)停在E點(diǎn)。E點(diǎn)在傳輸特性的水平線上，輸入變化幾乎不影響輸出。此時(shí)的狀態(tài)是②低、③高、⑥低。R1對C1充電。充電起始電壓為-0.7V，充電最終電壓為VCC。

充電從0.7V到1/2VCC約需1.1R1C1=0.25s，然后就停止充電，進(jìn)入正反饋，轉(zhuǎn)向工作點(diǎn)D。實(shí)際上，電路工作在D、E狀態(tài)的時(shí)間長，經(jīng)過C的時(shí)間很短，故輸出是個(gè)方波，一個(gè)周期約0.5s。方波比正弦波諧波多，聽起來比較悅耳。許多音樂片的輸出信號就是由不同頻率的等幅方波組成的。如果幅度能隨音拍變化，就更好聽了。同理，IC1C的（13）腳=高，IC1D⑨、⑩并接，也可以看作兩個(gè)反相器，產(chǎn)生周期為0.5ms的方波振蕩。也就是2kHz。因?yàn)榉澍Q器的諧振頻率在2kHz左右時(shí)電一聲轉(zhuǎn)換效率最高，聽起來最響。

選擇電容1000pF時(shí)電阻約為250kΩ，下圖中將500kΩ電位器調(diào)到中心位置附近可找音量最大點(diǎn)。R2也可用240kΩ～270kΩ固定電阻試試。

因?yàn)榉澍Q器的電阻約40Ω，IC1的輸出阻抗約1kΩ，故IC1不能直接驅(qū)動(dòng)蜂鳴器，所以要經(jīng)過Q1進(jìn)行電流放大。IC1C⑧腳輸出高電平3V，Q1基極導(dǎo)通時(shí)電壓為0.7V，R3=1Ω，Q1基極電流為（3-0.7）/1k=2.3mA，Q11放大倍數(shù)為50，集電極電流115mA。而40Ω蜂鳴器只需70mA驅(qū)動(dòng)，兩端電壓達(dá)2.8V。那么115-70=45mA的電流又到哪里去呢了？Q1放大倍數(shù)為50，是指Q1在線性放大區(qū)內(nèi)Ic/IB，到了飽和區(qū)，IG／IBF降，這時(shí)Q1的管壓降很低。

與非邏輯的控制作用：IC1A的①腳平時(shí)通過R4接地，③腳輸出恒高，④腳=③腳，⑥腳輸出恒低。（13）腳=⑥腳=低，⑧腳為低，蜂鳴器不響。整個(gè)電路耗電極小。

K1按下后，（13）腳高電平，IC1D、IC1C產(chǎn)生2Hz的方波，控制IC1D（13）腳，（13）腳為高電平時(shí)，IC1D、IC1C產(chǎn)生2kHz方波通過R3、Q1驅(qū)動(dòng)蜂鳴器；當(dāng)（13）腳為低電平時(shí)，IC1D、IC1C停振，⑧腳輸出低電平，Q1關(guān)斷。從而使蜂鳴器發(fā)出每秒2次的斷續(xù)嘀一嘀聲。IC1B⑤腳平時(shí)通過R5接高，正常工作，K2按下后，⑤腳為低，IC1A、IC1B停振。（13）腳=⑥腳恒高，蜂鳴器發(fā)出持續(xù)的嘀聲。

多諧振蕩器電路圖（四）

如圖所示。該電路以其效率高、驅(qū)動(dòng)能力強(qiáng)而引人注目。它輸出對稱方波，其幅度隨電源電壓Vdd而定。VT5、VT6、R2、R3、C1、C2等構(gòu)成多諧振蕩器用來推動(dòng)四只輸出三極管。輸出電流Io=B（Vdd-1.4）R1.當(dāng)R1=R4=68歐，Vdd=12V，VT1～VT4的B=20時(shí)，Io高達(dá)3A.振蕩頻率f約為0.7/R2.C1；當(dāng)取R2=R3=68k歐，C1=C2=0.22uF時(shí)，f≈53Hz。該電路用途很多，其中之一是用作逆變器。當(dāng)取Vdd=14V，R1=R4=33歐，則Io≈6A，轉(zhuǎn)換效率約為40%。在輸出端連接一只9.5V、5A的電源變壓器的次級繞組，在初級便可獲得有效值約為240V的方波電壓，可帶動(dòng)一只40W燈泡。該電路靜態(tài)電流由R1和R4決定，R1=R4=68歐時(shí)，靜態(tài)電流約為0.3A.二極管VD1～VD4用來防止帶感性負(fù)載時(shí)可能擊穿輸出管。

多諧振蕩器電路圖（五）

多種頻率信號：對稱式多諧振蕩器電路圖

圖：對稱式多諧振蕩器電路圖

多諧振蕩器是一種自激振蕩電路。由于沒有穩(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，假如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)進(jìn)1狀態(tài)，在1狀態(tài)停留一段時(shí)間后又將自動(dòng)轉(zhuǎn)進(jìn)0狀態(tài)，如此周而復(fù)始，輸出矩形波。

多諧振蕩器電路圖（六）

高頻振蕩器電路圖：壓控TTL對稱多諧振蕩器電路圖

壓控TTL對稱多諧振蕩器（a）用外接控制電壓VA來控制反相器輸入電壓。電路輸出頻率與VA成正比，有較寬的調(diào)節(jié)范圍。如VA從1.4V變到1.8V時(shí)，振蕩頻率由666KHz變到1.43MHz（b）比（a）電路增加了偏置電阻R1、R2和R3、R4。D1、D2為保護(hù)二極管。VA由0V變到10.5V時(shí)，頻率由6.54MHz變到4.76MHz。