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，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換，由此產(chǎn)生矩形波脈沖信號，常用作脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。

其工作原理是利用深度正反饋，通過阻容耦合使兩個電子器件交替導(dǎo)通與截止，從而自激產(chǎn)生方波輸出的振蕩器。具體來說，多諧振蕩器產(chǎn)生方波的原理是基于兩個電子器件的反向器之間的相互轉(zhuǎn)換。當(dāng)一個反向器處于導(dǎo)通狀態(tài)時，另一個反向器就會截止，反之亦然。當(dāng)一個反向器從截止?fàn)顟B(tài)過渡到導(dǎo)通狀態(tài)時，其輸出電平狀態(tài)會發(fā)生突變，這就產(chǎn)生了一個矩形波的上升沿。同理，當(dāng)它從導(dǎo)通狀態(tài)過渡到截止?fàn)顟B(tài)時，會產(chǎn)生一個矩形波的下降沿。由于電路中的阻容元件的作用，這個矩形波會不斷地重復(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，作為脈沖信號源及時序電路中的時鐘信號。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，因此多諧振蕩器沒有穩(wěn)態(tài)，只有兩個暫穩(wěn)態(tài)。在工作時，電路的狀態(tài)在這兩個暫穩(wěn)態(tài)之間自動地交替變換。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。我們可以使用運算放大器、邏輯門或晶體管來設(shè)計這樣的電路。在這里，我們可以依靠單個電容器和電阻器作為運算放大器內(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%。我們可以通過改變 R1、R2 和 C 來改變頻率/時序。占空比可以根據(jù) R3 與 R 的比率進行修改，電路為原理圖中所示的值提供 50%。

2、一種自由運行/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行/非穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器，兩個發(fā)射極偏置晶體管的基極和集電極直接彼此耦合。開關(guān)動作由每個發(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 0.1 uF 電容器來代替 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，這是一個奇特的名稱，可以說它是一個振蕩器。這種電路的基本原理是由兩個晶體管組成，每個晶體管的集電極的接線方式是試圖通過電容器使另一個晶體管的基極短路。

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

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

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)器是時序邏輯中使用的基本存儲器件。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 點高電平開始，時間常數(shù) RC 的時間特性將達(dá)到切換 A 低電平和 B 高電平的閾值，然后該高電壓對電容器充電。直到發(fā)生回到原始狀態(tài)的轉(zhuǎn)變，充電過程將反轉(zhuǎn)。我們可以使用 IC7400 四與非門的一半來構(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)生長度為 t 的單個輸出脈沖，該脈沖由電阻器和電容器的值確定。不可再觸發(fā)的一次性不會響應(yīng)在其脈沖長度期間發(fā)生的進一步觸發(fā)脈沖。

5、無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器電路圖

無穩(wěn)態(tài)多諧振蕩器結(jié)構(gòu)簡單，使用范圍廣，振蕩頻率相對穩(wěn)定被大量使用。

上圖就是一個簡單的無穩(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)在制造時不可能做到完全一致，所以總會有一個三極管最先導(dǎo)通，一個后導(dǎo)通，這里假設(shè)Q1最先導(dǎo)通D1被點亮。D2隨后也被點亮。

在Q1被點亮的同時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Q2B基被拉低。Q2截止D2熄滅。C1由電阻R2及三極管Q1進行充電，當(dāng)電容兩端電壓逐漸升高至Q2B極的導(dǎo)通電壓時，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。