什么是環形振蕩器

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。

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。

環形振蕩器原理

環形振蕩器是利用門電路的固有傳輸延遲時間將奇數個反相器首尾相接而成，該電路沒有穩態。因為在靜態（假定沒有振蕩時）下任何一個反相器的輸入和輸出都不可能穩定在高電平或低電平，只能處于高、低電平之間，處于放大狀態。

假定由于某種原因v11產生了微小的正跳變，經G1的傳輸延遲時間tpd后，v12產生了一個幅度更大的負跳變，在經過G2的傳輸延遲時間tpd后，使v13產生更大的正跳變，經G3的傳輸延遲時間tpd后，在vo產生一個更大的負跳變并反饋到G1輸入端?？梢?，在經過3tpd后，v11又自動跳變為低電平，再經過3tpd之后，v11又將跳變為高電平。如此周而復始，便產生自激振蕩。如圖2所示，可見振蕩周期為T=6tpd

環形振蕩器的實用電路

如圖1，為了進一步加大RC和G2的傳輸延遲時間，在實用電路中將電容C 的接地端改接G1的輸出端。如圖2所示。例如當v12處發生負跳變時，經過電容C使v13首先跳變到一個負電平，然后再從這個負電平開始對電容C充電，這就加長了v13從 開始充電到上升為VTH的時間，等于加大了v12到v13的傳輸延遲時間。

圖4 環形振蕩器的實用改進電路圖

通常RC電路產生的延遲時間遠遠大于門電路本身的傳輸延遲時間，所以在計算振蕩周期時可以只考慮RC電路的作用而將門電路固有的傳輸延遲時間忽略不計。

另外，為防止v13發生負跳變時流過反 相器G3輸入端鉗位二極管的電流過大，還在G3輸入端串接了保護電阻RS。電路中各點的電壓波形如圖2所示。

式T≈2.2RC可用于近似估算振蕩周期。但使用時應注意它的假定條件是否滿足，否則計算結果會有較大的誤差。

環形振蕩器應用

這種振蕩器的特點是線路簡單，起振容易，如果不加延遲網絡則不需要阻容元件，便于集成化，缺點是沒有延遲網絡頻率不便于靈活選擇，要實現低頻振蕩需要很多的非門因而不易實現，另外由于門電路延遲時間有一定誤差，制作時頻率不太準確。

如果加上阻容網絡，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，所需芯片面積和成本不占優勢。主要應用于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。