电子线路RC环形振荡器的运用(实现间隔发声)

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1、电子线路RC环形振荡器的运用（实现间隔发声）RC环形多谐振荡器的功能运用1.实验目的利用RC环形多谐振荡电路，实现与非门对电路断续的控制，并深入理解振荡器的原理及运用。2.实验器材曲包板74LS00直流电源（5V）示波器信号发生器保护电阻（约560Q）小电阻（约8Q）电容导线若干3.实验原理将数个CMOS与非门集成电路的输出输入端首尾相连，然后将最初的一个首端与最末的尾端相连，组成一个“环”状电路，利用这种方式组成振荡器，即环形振荡器，值得注意的是组成环形振荡器的与非门个数必须是奇数的，而且至少要由三个与非门组成，在本实验中就运用三个与非门组成环形振荡电路。由于只由与非门组成的环形振荡电路

2、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，因此在实际电路中，为了方便的地改变环形振荡器的频率，在电路中引入了电阻与电容，利用他们在电路中的时间延迟来改变环形振荡器的震荡频率，即组成RC环形多谐震荡器。环形多谐振荡器可以在输出端输岀具有一定特征的矩形脉冲，如下图1,图2所示，在本实验中主耍运用RC环形多谐振荡器实现与非门对电路断续的控制，实验中用到的电容C=luF,电阻R=560Q,振荡周期TT?2.2?560?l?图1RC环形多谐振荡器图2RC环形多谐振荡器输出信号1.实验内容1）搭建RC环形多谐振荡器，并加负载搭建由奇数个与非门构建的RC环形多振荡器，电路图

3、如图1所示，产牛的矩形脉冲信号如图2所示，在RC环形多谐振荡器输出端加负载小电阻R=8Q,通过示波器观察发现振荡器停振，即V03无信号输出，实验电路图如图3o10?6?1.232ms,图3RC环形振荡器加负载其中：f代表RC环形振荡器，R为阻值为8Q的小电阻，观测V03的信号输出变化实验现象：实验中发现在加入小电阻作为负载后，振荡器的振荡信号消失，原因：根据总线驱动和接收数据的原理可知，当一个驱动器工作时,其他驱动器必须要处在高阻状态下，而接受器既可以处在接收状态下也可以处在高阻状态下，而在该实验中作为接收器的小电阻阻值较小（只有8Q）导致电路导通，即电荷通过阻值较小的小电阻接地，发生漏电

4、现象较为严重，使振荡电路停振。2）恢复振荡器在电路图3屮加入一个与非门，通过与非门使小电阻与振荡器连接。图4使振荡器恢复振荡实验现象：实验中发现在震荡器输出端连接与非门后，振荡器恢复振荡，即：V03有矩形脉冲输出，并J1V04也有矩形脉冲输岀，但矩形脉冲信号幅度较小。原因分析：G4号门电路作为负载接在驱动器后，G4可看作高电阻，其输入端对驱动器变化无影响。由于小电阻作为负载接在G4后，小电阻会产生一个低电压，影响G4的输出端变化，所以会看到幅度较小的矩形脉冲。3）实现间隔发声在恢复振荡器振荡的电路中通过信号发生器给G4与振荡器连接的引脚加峰峰值为5V,频率为1HZ的方波信号。利用示波器观测

5、小电阻上的电压信号。实验电路图如下图所示。图5间隔发声电路图实验现象：每间隔一秒有信号的跳变，一秒内为基线，下一秒变为信号，即在示波器上实现间隔发声信号的产生.实验分析：在G4与非门中，用到的引脚分别为输入端12,13,输出端11,在12号输出端上添加了振荡器产生的振荡信号和信号源产生的低频的方波信号，实现了对信号断续时的控制。实验原理如下图所示，1234表1G4与非门真值表图5声音交产生的电原理图根据表1与非门的真值表知，只需保证13号引脚始终为高电压，即V',则输出电压将会根据12号引脚的电压改变而改变，在12号引脚上添加振荡信号与方波信号将会如图5所示，在方波信号为高电压时，输出信号

6、为低电压‘0‘，如图中1区域所示，在方波信号为低电压‘0’时，输出信号将随振荡器信号改变而改变,如图中2区域所示。如此周而复始。则示波器扫描到的信号显示为信号与基线交替出现。1.实验总结CMOS与非门的应用十分广泛，在本实验中，我们在充分掌握了RC环形振荡器的基础上，更进一步理解了振荡器的作为驱动器的驱动原理，分析了不同负载时振荡器的工作情况，并在实验中实现了与非门对电路断续的控制，实现了间隔发声的信号产生，且在最后分析了其产生的原理，对CMOS的运用有了更进一步的了解。