非稳态多谐振荡器与单稳态多谐振荡器电路详解

多谐振荡器：利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。常用作方波发生器。

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。在接通电源后，不需要外加脉冲就能自动产生矩形脉冲！

“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。

在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。

多谐振荡器的类型

非稳态多谐振荡器

图说明了典型非稳态多谐振荡器电路的组态。

图 非稳态多谐振荡器电路

基本操作模式此电路运作在以下两种状态：

状态一

Q1导通，Q1的集电极电压为接近0V，C1由流经R2及Q1_CE的电流放电，由于电容C1提供反电压，使得Q2截止，C2经由R4及Q1_BE充电，输出电压为高（但因C2经由R4充电的缘故，较电源电压稍低）。

此状态一直持续到C1放电完成。由于R2提供基极偏置使得Q2导通：此电路进入状态二。

状态二

Q2导通，Q2的集电极电压（即是输出电压）由高电位变为接近0V，由于电容C2提供反电压，使Q1瞬间截止，Q1截止，使得Q1集电极电压上升到高电位，C1经由R1及Q2_BE充电，C2流经R3以及Q2_CE的电流放电，由于电容C2提供反电压，使得Q1截止。

此状态一直持续到直到C2放电完毕，由于R3对Q1基极提供偏置电压，Q1导通：此电路进入状态一。

电路启动过程当电路刚接上电源时，两个晶体管都是截止状态。不过，当这两个晶体管的基极电压一起上升时，由于晶体管制造过程中不可能把每个晶体管的导通延时控制得一样，所以必然有其中一个晶体管抢先导通。于是此电路便进入其中一种状态，而且也保证可以持续振荡。

振荡周期粗略的来说，状态一（输出高电位）的持续时间与R1、C1相关，状态二的持续时间与R2、C2相关。因为R1、R2、C1、C2都可以自由配置，因此可以自由决定振压周期及duty cycle。

不过，在每个状态的持续时间是由电容在充电开始时的初始状态（电容两端的电压）决定的，而这又与前一个状态中的放电量有关；前一个阶段的放电量又由放电过程中电流通过的电阻R1、R4与放电过程的持续时间决定…。

总而言之，在刚启动电路时，要花费颇长的时间把电容充电（一般而言电容两端在未启动时是完全放电的），不过之后的各个阶段的持续时间便会变短并趋于稳定。

因为多谐振荡器是利用电流的充电过程控制周期，所以振荡周期同时也与输出端流出多谐振荡器的电流量有关。

由于种种不稳定因素对多谐振荡器振荡周期的影响，因此在实作中通常使用更精确的计时集成电路取代单纯的多谐振荡器电路。

单稳态多谐振荡器

又称为单稳态触发器。一旦输入触发信号,就产生一个已确定的时间间隔的脉冲。多用于展宽脉冲宽度等电路中。所谓触发信号就好象手枪的扳机一样,手指一扳就要发射子弹了。

单稳态多谐振荡器

双稳态多谐振荡器

双稳态多谐振荡器 又称为双稳态触发器。每当输入触发信号,一边由高电平(H)转变为低电平(L),另一边由低电平转变为高电平。这种状态一直保持到下一个触发信号的到来,触发信号又使两边发生翻转。

双稳态多谐振荡器