多諧振蕩器是一種可以產(chǎn)生矩形波的自激振蕩器，也稱(chēng)為矩形波發(fā)生器。“多”意味著除了基波外，矩形波還包含豐富的高次諧波。多諧振蕩器沒(méi)有穩(wěn)態(tài)，只有兩種瞬態(tài)。在工作過(guò)程中，電路的狀態(tài)在這兩種瞬態(tài)之間自動(dòng)交替，從而產(chǎn)生矩形波脈沖信號(hào)，這些信號(hào)通常用作脈沖信號(hào)源和順序電路中的時(shí)鐘信號(hào)。

多諧振蕩器電路原理

在脈沖技術(shù)中，經(jīng)常需要一個(gè)脈沖源，以滿(mǎn)足數(shù)碼的運(yùn)算、信息的傳遞和系統(tǒng)的測(cè)試等用途的需要。多諧振蕩器就是脈沖源中比較常見(jiàn)的一種。它的輸出波形近似于方波，所以也稱(chēng)之為方波發(fā)生器。由于方波是由許許多多不同頻率的正弦波所組成，因此取得了“多諧”的稱(chēng)呼。

Q1導(dǎo)通后，揚(yáng)聲器就有電流流過(guò)，使它發(fā)聲，同時(shí)電容C1開(kāi)始充電，充電電流回路為：Q2發(fā)射極→基極→C1→Q1集電極→發(fā)射極→電源負(fù)極。因?yàn)镼1已經(jīng)飽和導(dǎo)通，所以Q1的集電極和發(fā)射極近似短路，電容C1充電的過(guò)程很短暫。此時(shí)電容C1充電的電壓為左正右負(fù)。

當(dāng)開(kāi)關(guān)S1閉合時(shí)，電流通過(guò)Q2的發(fā)射極→基極→R1→Q1的基極→發(fā)射極→電源負(fù)極。這樣使Q2開(kāi)始導(dǎo)通，Q2的集電極輸出的電流使Q1迅速飽和導(dǎo)通。注意：流過(guò)Q2基極的電流是一個(gè)很小的電流，Q2導(dǎo)通后，發(fā)射極-集電極的電流是個(gè)稍大的電流，這才是Q1導(dǎo)通的關(guān)鍵所在。

電容C1左正右負(fù)的電壓使Q2的發(fā)射結(jié)反偏，Q2關(guān)斷。這時(shí)電源的電壓通過(guò)揚(yáng)聲器加上電容C1兩端的電壓一起加到R1和Q1的基極，這個(gè)電壓開(kāi)始時(shí)是電源電壓2倍，因?yàn)镽1阻值很大，電容兩端的電壓又因放電而不斷減少，使Q1從開(kāi)始的飽和退到放大區(qū)，隨著電容的電壓減小，它的基極電流也在減小，最后使Q1截止。

電容放電結(jié)束后，C1左端電壓又回到初始值。使Q2又開(kāi)始導(dǎo)通，又進(jìn)入下一個(gè)過(guò)程，電路就如此循環(huán)工作下去。

整個(gè)互補(bǔ)性自激多諧音頻振蕩器的振蕩過(guò)程就是如此，振蕩頻率取決于電阻R1，C1的數(shù)值；R1與C1的乘積越大，電容C1放電時(shí)間越長(zhǎng)，振蕩頻率越低，反之振蕩頻率會(huì)變高。

運(yùn)算放大器多諧振蕩器電路

在脈沖技術(shù)中，通常需要脈沖源來(lái)滿(mǎn)足數(shù)字計(jì)算、信息傳輸和系統(tǒng)測(cè)試的需求。多諧振蕩器是常見(jiàn)的脈沖源之一。它的輸出波形類(lèi)似于方波，因此也稱(chēng)為方波發(fā)生器。由于方波由許多不同頻率的正弦波組成，因此它是“多諧波”。

一般來(lái)說(shuō)，三角波、斜坡波、鋸齒波、方波發(fā)生器等非線性波發(fā)生器由以下三部分組成：積分器（也稱(chēng)為定時(shí)電路）、比較器和邏輯電路。如圖1的框圖所示，這三個(gè)部分的功能只需一個(gè)或兩個(gè)集成運(yùn)算放大器即可完成。

該電路的特點(diǎn)是：

（1）適用于固定頻率范圍內(nèi)的音頻。

（2）變化R：頻率可調(diào)，

（3）頻率的穩(wěn)定性主要取決于電容器C和齊納二極管的穩(wěn)定性，因此即使我們使用廉價(jià)的元件，也可以獲得頻率漂移相對(duì)較小的多諧振蕩器。

集成柵多諧振蕩器電路

設(shè)計(jì)帶有柵極電路的多諧振蕩器的最簡(jiǎn)單方法是端到端連接奇數(shù)個(gè)柵極。但這種振蕩器精度低，不能隨意設(shè)計(jì)振蕩速率，只與奇數(shù)個(gè)門(mén)的延遲時(shí)間有關(guān)。RC定時(shí)多諧振蕩器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，定時(shí)精度高，振蕩頻率可自由設(shè)計(jì)。

圖2（a）是具有RC時(shí)序的多諧振蕩器電路。GA和GB是CMOS逆變器，R1和C1是定時(shí)元件，Rs是串聯(lián)電阻。圖2（b）是各點(diǎn)的波形圖，工作過(guò)程由圖2所示電路說(shuō)明。

當(dāng)電源打開(kāi)時(shí)，點(diǎn)（8）的電勢(shì)上升，點(diǎn)（4）的電位也上升。當(dāng)點(diǎn)（4）的電位上升到GA門(mén)的Vtv電平時(shí)，GA被打開(kāi)，點(diǎn)（2）的電位跳到低電平，點(diǎn)（3）上升到VDD電平。

然后 C1 通過(guò) GA 的“P”管、R1、C1 和 GA 的“n”管放電。在放電過(guò)程中，點(diǎn)（4）處的電位根據(jù)R1和C1的時(shí)間常數(shù)而減小。當(dāng)點(diǎn) （4） 處的電位降至 VRA 電平時(shí)，柵極 G 關(guān)閉，點(diǎn) （2） 處的電位跳至接近 VDD 的水平，點(diǎn) （8） 處的電位跳至接近 0V 的水平，點(diǎn) （4） 跳至接近 （VRA-VDD） 的水平。

然后C1通過(guò)G，C1，R1的“p”管和GA的“n”管充電。