河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸
第 4 次课 2 学时
上次课复习:
数字IC的接口电路
本次课题(或教材章节题目):第二章 集成信号源
第一节 方波发生器
第二节 矩形波发生器

教学要求: 掌握集成信号源的设计原理
重 点: 两级反相式阻容振荡器工作原理及振荡频率的估计公式推导
难 点:
(1)两级反相式阻容振荡器的工作原理;
(2)如何得到两级反相式阻容振荡器工作波形,即图2-1-1(b);
(3)三级反相频率可调阻容振荡器相比于两级反相式阻容振荡器有哪些改进及其原因.
教学手段及教具:讲授
讲授内容及时间分配:
1. 方波发生器的电路设计,45分钟
2. 矩形波发生器的电路设计,45分钟
课后作业
网络测试卷1
参考资料
1. 沙占友等编著. 数字化测量技术.机械工业出版社,2009.3
2. 沙占友等著. 单片机外围电路设计(第2版),电子工业出版社,2006.6
注:本页为每次课教案首页
河 北 科 技 大 学 教 案 用 纸
第二章 集成信号源
第一节 方波发生器
利用CMOS门电路可构成多谐振荡器,适用于对频率稳定度和准确度要求不太高的信号发生器.其优点是电路简单,成本低廉,容易起振,功耗低,能输出固定频率或可调频率的方波信号,其占空比D≈50%.
一,两级反相式阻容振荡器
CD4069(国产型号为CC4069)属于CMOS六反相器,利用其中的两级反相器和R,C元件,可构成阻容振荡器.电路如图2-1-1a所示,R1和C分别为振荡电阻,振荡电容.b图示出各工作点的波形.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.振荡周期与振荡频率的估算公式分别如下:
a)振荡电路 b)工作波形
图2-1-1 两级反相式阻容振荡器

T=2R1Cln3≈2.2R1C (2-1-1)
f ≈ (2-1-2)
上述二式的成立条件是R2>>Rl,此时振荡器能稳定工作.R2为偏置电阻,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.
需要说明几点:
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.因此上述公式均为估算公式.
2. 振荡频率范围是0.1Hz～2MHz.
3. 当时间常数τ=R1C为定值时,R1,C的数值可互相搭配.
当R1≥100kΩ时可去掉R2,用短路线代替之,使电路简化,成本降低,此时仍按式(2-1-2)估算频率.

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