任務(wù)一矩形波產(chǎn)生電路振蕩器主要用來產(chǎn)生時鐘信號，是各種數(shù)字（計算機(jī)）系統(tǒng)中的最基本電路。它是一種自激電路，在接通電源后，不需要外加觸發(fā)信號便能自動產(chǎn)生連續(xù)的矩形脈沖輸出。所謂多諧振蕩器實(shí)際就是方波發(fā)生器，因其含有豐富的諧波，故稱之為多諧振蕩器。多諧振蕩器通常用集成門電路外接反饋及穩(wěn)頻電路組成，在一些計算機(jī)系統(tǒng)（如單片機(jī)）中通常將振蕩電路集成到芯片內(nèi)，外部僅需接一個晶振及兩個電容即可。１.由５５５定時器構(gòu)成的多諧振蕩器５５５定時電路是目前應(yīng)用十分廣泛的一種器件，它是一種產(chǎn)生時間延遲和多種脈沖信號的電路，分為ＴＴＬ集成定時電路和ＣＭＯＳ集成定時電路兩類，功能和引腳排列完全一樣，只是前者的驅(qū)動能力大于后者。上一頁下一頁返回任務(wù)一矩形波產(chǎn)生電路２.由門電路構(gòu)成的石英晶體多諧振蕩器在很多場合下，各種數(shù)字系統(tǒng)對振蕩頻率穩(wěn)定性的要求很高。例如，若將多諧振蕩器作為數(shù)字鐘的信號源使用時，其頻率穩(wěn)定性直接影響著計時的準(zhǔn)確性。由５５５定時器構(gòu)成的多諧振蕩器工作可靠、調(diào)節(jié)方便，但振蕩頻率不能太高，一般不超過幾百千赫。因?yàn)檫@種電路是靠電容充放電形成的，而充放電又是按指數(shù)規(guī)律進(jìn)行的，因此器件受到干擾便會影響振蕩周期。在頻率要求高，對頻率穩(wěn)定性要求更高的場合，一般的ＲＣ多諧振蕩器難以滿足要求。目前普遍采用的一種穩(wěn)頻方法是在多諧振蕩器電路中接入石英晶體，組成石英晶體多諧振蕩器。上一頁下一頁返回任務(wù)一矩形波產(chǎn)生電路石英晶體相當(dāng)于一個高Ｑ（品質(zhì)因數(shù)）選頻網(wǎng)絡(luò)。若在石英晶體兩端加不同頻率的電壓信號，則石英晶體會表現(xiàn)出不同的阻抗值：只有當(dāng)頻率為ｆ０時，石英晶體的阻抗最?。ń咏悖w兩邊的信號最容易通過，當(dāng)頻率大于ｆ０時晶體表現(xiàn)為電感性阻抗，當(dāng)頻率小于ｆ０時晶體表現(xiàn)為電容性阻抗。石英晶體的阻抗頻率特性如圖２－２７（ａ）所示，圖２－２７（ｂ）是石英晶體的符號。如圖２－２８所示為由門電路組成的石英晶體振蕩器。電路中兩反向器均工作于放大狀態(tài)（而不是開關(guān)狀態(tài)），這是由反饋電阻ＲＦ來實(shí)現(xiàn)的。由圖中兩反向器的連接方式可看出電路處于正反饋狀態(tài)。只要電路中有微小的電壓擾動，就會被正反饋回路放大而引起振蕩。上一頁下一頁返回任務(wù)一矩形波產(chǎn)生電路將石英晶體接入多諧振蕩器的正反饋環(huán)路后，頻率為ｆ０的電壓信號最容易通過它，并在電路中形成正反饋，而其他頻率信號經(jīng)過石英晶體時被衰減。因此，振蕩器的工作頻率必然為ｆ０。由此可見，石英晶體多諧振蕩器的振蕩頻率取決于石英晶體的固有諧振頻率ｆ０，而與外接電阻、電容無關(guān)。在圖２－２８中，若采用ＴＴＬ電路７４ＬＳ０４作為反向器，ＲＦ＝１ｋΩ，Ｃ＝０.０５μＦ，則其振蕩頻率可達(dá)幾十兆赫。此電路為對稱式石英晶體多諧振蕩器，亦可接成非對稱式石英晶體多諧振蕩器。３.由ＣＤ４０６０構(gòu)成的晶體振蕩器及其應(yīng)用ＣＤ４０６０內(nèi)部含有振蕩電路及計數(shù)器，僅需外接晶體與電容即可構(gòu)成振蕩器。上一頁下一頁返回任務(wù)一矩形波產(chǎn)生電路如圖２－２９所示為其在數(shù)字鐘電路中的應(yīng)用。因?yàn)閿?shù)字鐘的精度主要取決于時間標(biāo)準(zhǔn)信號的頻率及其穩(wěn)定度，所以要產(chǎn)生穩(wěn)定的時標(biāo)信號，一般是采用石英晶體振蕩器。從數(shù)字鐘的精度考慮，晶振頻率愈高，鐘表的計時準(zhǔn)確度就愈高。但這會使振蕩器的耗電量增大，同時分頻器的級數(shù)也要增多。所以在確定頻率時應(yīng)當(dāng)考慮這兩方面的因素。實(shí)驗(yàn)選用了成型數(shù)字鐘中使用的石英晶體，其頻率ｆ０＝３２７６８Ｈｚ，具有易購買、體積小、成本低等優(yōu)點(diǎn)。上述振蕩器產(chǎn)生的時鐘信號頻率很高，要使它變成能用來計時的秒信號，需要一定級數(shù)的分頻電路。石英晶體振蕩器產(chǎn)生的３２７６８Ｈｚ的時鐘信號，級過１５級的二分頻即可得到周期為１ｓ的秒信號。由于該芯片內(nèi)部集成了計數(shù)器，故可完成分頻任務(wù)，電路如圖２－２９所示，讀者可進(jìn)行實(shí)際連接并測試。上一頁返回任務(wù)二矩形波整形電路１.單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器有一個穩(wěn)態(tài)和一個暫穩(wěn)態(tài)，當(dāng)無觸發(fā)脈沖輸入時，單穩(wěn)態(tài)觸發(fā)器處于穩(wěn)定狀態(tài)；當(dāng)外界有觸發(fā)脈沖時，在觸發(fā)脈沖的作用下，電路從穩(wěn)態(tài)翻轉(zhuǎn)到暫穩(wěn)態(tài)，然后在暫穩(wěn)態(tài)停留一段時間ｔｗ后又自動返回到穩(wěn)態(tài)，并在輸出端產(chǎn)生一個寬度為ｔｗ的矩形脈沖。ｔｗ只與電路本身的參數(shù)有關(guān)，而與觸發(fā)脈沖無關(guān)。通常把ｔｗ稱為脈沖寬度。如圖２－３０（ａ）所示為由５５５芯片構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路。２.施密特觸發(fā)器施密特觸發(fā)器是一種將邊沿變化緩慢的電壓波形整形為邊沿陡峭的矩形脈沖的電路，具有滯回特性，抗干擾能力很強(qiáng)。下一頁返回任務(wù)二矩形波整形電路它可以將符合特定條件的輸入波形變?yōu)閷?yīng)的矩形波，其特定條件是：輸入信號的最大幅度Ｕｍａｘ要大于施密特觸發(fā)器中５５５定時器的參考電壓ＵＲ。施密特觸發(fā)器有兩個穩(wěn)態(tài)：一個穩(wěn)態(tài)輸出高電平，另一個穩(wěn)態(tài)輸出低電平。但這兩個穩(wěn)態(tài)要靠輸入信號電平來維持。如