CMOS门电路的特殊用法课件.ppt

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1、第二章CMOS门电路的特殊应用数字化测量技术第二章CMOS门电路的特殊应用第一节方波发生器第二节占空比可调的矩形波发生器第三节石英晶体振荡器及秒基准信号发生器第四节CMOS门电路的使用技巧第一节方波发生器一、两级反相式阻容振荡器二、三级反相频率可调式阻容振荡器三、方波信号发生器的特殊应用一、两级反相式阻容振荡器工作原理：是CD4069属于CMOS六反相器，利用其中的两级反相器（D1、D2）和R、C元件，可构成阻容振荡器。R1和C分别为振荡电阻、振荡电容。设在t＝0的时刻，电容器C开始向电阻R1放电，然后电源UDD又

2、对C进行充电，充电途径为UDD→R1→C→USS。于是，随着电容器周期性的充、放电，便形成了振荡。图2-1-1两级反相式阻容振荡器a）振荡电路b）工作波形一、两级反相式阻容振荡器R2作用：偏置电阻，它不仅能稳定工作点，消除转移电压UT的偏差，使UT＝UDD/2，还可影响振荡频率，并能改变输出波形的占空比，使输出占空比等于50%的方波振荡周期与振荡频率的估算公式：T＝2R1Cln3≈2.2R1Cf≈一、两级反相式阻容振荡器几点说明：（1）由于COMS反相器的参数存在一定的差异，加之阻容元件也存在着误差。因此上述公式均

3、为估算公式。（2）该电路的最低振荡频率fmin为零点几赫兹，最高振荡频率fmax≈2MHz。（3）在时间常数τ＝R1C为定值时，R1、C的数值可互相搭配。为提高频率的稳定性，避免使用体积较大的大容量电容器，R1值宜取大些，C值取小些。（4）当R1＜100kΩ，而R2>>Rl，或R2＝Rl，或者采用3V低电压电源供电时，估算公式中的系数0.455应依次换成0.722、0.559、0.555。（5）图2-1-1a中的A点不能接地，否则C无法正常充放电，会造成电路停振。第一节方波发生器一、两级反相式阻容振荡器二、三级反相

4、频率可调式阻容振荡器三、方波信号发生器的特殊应用二、三级反相频率可调式阻容振荡器工作原理：使用CD4069中的三个反相器（D1～D3）。具有容易起振、振荡频率范围宽、稳定性好等优点。振荡电阻由固定电阻Rl、电位器RP串联而成。调节RP的阻值RRP，可改变振荡频率。图2-1-2三级反相频率可调式阻容振荡器a）振荡电路b）工作波形二、三级反相频率可调式阻容振荡器当RRP＝100kΩ时，最低振荡频率为fmin≈＝≈4.5kHz当RRP＝0时，最高振荡频率为二、三级反相频率可调式阻容振荡器说明两点：第一，采用三级反相式阻容

5、振荡器，fmin可低至零点零几赫兹，fmax＝8MHz；第二，若选用高速CMOS六反相器74HC04，则fmax能提高到40MHz，可构成高频方波信号发生器。第一节方波发生器一、两级反相式阻容振荡器二、三级反相频率可调式阻容振荡器三、方波信号发生器的特殊应用三、方波信号发生器的特殊应用（1）方波本身除包含基波之外，还有大量的高次谐波，其频谱极为丰富，可检查低频、中频、甚至高频放大器的失真。（2）利用它还能迅速确定频率失真、相位失真、振幅失真。（3）可用较低频率的方波信号来检查较宽的通频带，例如用1kHz方波去检查0

6、～20kHz的通频带，或用40kHz方波来检查0～800kHz的通频带。一般讲，如果被测放大器能将频率为f的方波不失真地放大，那么该放大器的频率响应便可达20f。第二章CMOS门电路的特殊应用第一节方波发生器第二节占空比可调的矩形波发生器第三节石英晶体振荡器及秒基准信号发生器第四节CMOS门电路的使用技巧第二节占空比可调的矩形波发生一、由门电路构成的矩形波发生器二、由定时器构成的矩形波发生器一、由门电路构成的矩形波发生器当反相器D1输出为1（高电平）、反相器D2输出为0（低电平）时，VDl导通，VD2截止，＋5V电

7、压经过R1、VDl对C充电。当D1输出为0、D2输出为1时，VD2导通，VDl截止，电容器C经过VD2向R2放电。R2是可变电阻，专门调整放电时间t2，t2与R2成正比。若忽略二极管的正向导通电阻，人为地改变RC振荡器的放电时间t2（或充电时间t1），使得t1≠t2，从而获得不同占空比的矩形波输出。通过硅高速开关二极管VDl、VD2把电容器C的充、放电回路隔离开，使二者互不影响，以便单独调整放电时间t2。图2-2-1由CMOS门电路构成矩形波发生器的电路一、由门电路构成的矩形波发生器占空比及振荡频率的计算公式将Rl

8、＝5.1kΩ、R2＝0～10kΩ、C＝0.01μF分别代入上述两式得该电路的占空比调节范围是0%～66%，振荡频率变化范围是6～17.8kHz。第二节占空比可调的矩形波发生一、由门电路构成的矩形波发生器二、由定时器构成的矩形波发生器二、由定时器构成的矩形波发生器现利用隔离二极管VDl、VD2把定时电容C1的充、放电回路分开。充电回路为：UDD→R1→VD1→