2022-2023学年高二物理竞赛课件：CMOS门电路组成的晶体振荡器

CMOS门电路组成的晶体振荡器 CMOS门电路组成的晶体振荡器 用逻辑门电路和石英晶体能构成振荡频率很稳定的脉冲波形，通常用在数字逻辑电路中，作为时钟脉冲信号。 这种振荡电路主要有两种电路结构。一种是将谐振频率选在串联谐振频率fS，由于谐振时电抗为0，把晶体设置在正反馈回路，构成串联型石英晶体振荡器 这只要将积分器的正向和负向积分回路分开，并能调节，如图所示（把R用下图代替即可）。 电路中，R是偏置电阻，使静态时工作点落在转换特性的线性区，以利容易起振，晶体串在正反馈回路。电路中 和 近似为正弦，经G3 整形后变成方波。 并联型晶体多谐振荡器 另一类是并联型石英晶体振荡器，频率选在 和 之间，使晶体呈现电感性，以便形成电容三点式的振荡。其中， 温度校正电容 频率微调电容 波形整形 对TTL门，通常取 R=0.7～2k 对于 MOS门，则取 R=10～50M 。 R为偏置电阻 石英晶体振荡器的突出优点是具有极高的频率稳定度，多用于要求高精度时基信号的数字系统中。 三、555集成定时器构成的波形发生器 555是由模拟和数字电路巧妙结合在一起后形成的单片集成电路。由于设计思路的独突，该集成电路广泛地用在脉冲的产生、整形、定时和延时等方面。 1.集成定时器的电路结构与工作特性（CC7555为例） 电路由三只电阻产生的两个基准电压，作为比较器的参考基准。两个比较器的输出，作为或非门组成的锁存器的触发信号，两只非门为扩大输出电流用，场效应管T用作放电通路。 电路用8只引脚封装，控制信号主要由高触发端VTH和低触发端VTL加入。 R S Q 0 0 保持 0 1 1 1 0 0 1 1 禁用 或非门组成的RS锁存器功能如下： 2. 集成定时器的应用 ① 构成基本RS触发器 基本RS触发器 6脚高触发端作R输入，2脚低触发端作S输入构成，而其它引脚不用，引脚5连接的电容器作高频旁路用，以保证参考电压稳定。分析后功能如下： 外触发信号 内部RS 输出 R S R S Q 0 0 0 1 1 0 1 0 0 保持 1 0 1 1 禁用 1 1 1 0 0 ② 构成多谐振荡器 多谐振荡器的工作特点:只要一合上电源，电路的输出就能在输出高电平和输出低电平两个状态间进行自动的转换，产生前后沿都很陡的矩形波。 R1，R2，C是电路中的 定时元件。 电路的振荡过程如下： 合上电源瞬间，C上的电压不能突变，引脚2、6都为0，输出为高电平，内部场效应管截止，因此，电容C充电，引脚2、6电压一起升高，当升至（1/3）VDD时，输出状态仍继续保持，当电容上电压升到（2/3）VDD后，电路输出变为低电平，内部场效应管导通， $