環形振蕩器

由三個非門構成的環狀機器

環形振蕩器,是由三個非門或更多奇數個非門輸出端和輸入端首尾相接,構成環狀的機器。

簡介


環形振蕩器是一種採用奇數個非門組成的環形電路。電路的輸出是振蕩產生兩個電平。
偶數個反向器無法形成環形振蕩器。這是由於輸出的情況和輸入相同。
如果用t代表單個反向器的延遲時間,n代表反向器的個數。環形振動器的頻率可以寫成

定義


以三個非門為例,即非門A輸出端連接到非門B輸入端,非門B輸出端連接到非門C輸入端,非門C輸出端到連接非門A輸入端,在其中任何一個連接的位置都可以引出輸出信號。

原理


以三個非門為例,假定某一時刻,非門A輸入端變為高電平,則非門A輸出端(非門B輸入端)在非門延遲時間后()變為低電平,后非門B輸出端(非門C輸入端)變為高電平,后非門C輸出端(即非門A輸入端)由高電平變為低電平,此時非門A輸入端電平與時正好相反……依次類推,后非門A輸入端又變回高電平完成一個周期的振蕩,如此往複。

基本特性


振蕩周期 = 單個非門延遲時間×非門數×2

變化


還可以在其中一個節點(兩個非門之間)加上阻容或感容延遲網路來改變振蕩周期,總的振蕩周期就是上面式子的周期加上延遲網路的延遲時間。

應用


這種振蕩器的特點是線路簡單,起振容易,如果不加延遲網路則不需要阻容元件,便於集成化,缺點是沒有延遲網路頻率不便於靈活選擇,要實現低頻振蕩需要很多的非門因而不易實現,另外由於門電路延遲時間有一定誤差,製作時頻率不太準確。如果加上阻容網路,則與同樣需要阻容元件的對稱多諧振蕩器或非對稱多諧振蕩器相比,所需晶元面積和成本不佔優勢。
主要應用於集成電路內部集成的要求不高的高頻振蕩,以及普通數字電路中的簡易振蕩器。