阅读说明：本技术 一种压控可调多谐振荡器 (A kind of voltage-controlled variable multivibrator ) 是由 高怀 于 2019-08-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种压控可调多谐振荡器,包括有：第一、第二振荡晶体管Q1、Q2的发射极接地,其集电极分别经第一、第二振荡晶体管集电极电阻Rc1、Rc2接电压源端VCC,第一、第二振荡电容C1、C2分别交叉跨接在第一、第二振荡晶体管Q1、Q2的集电极与基极之间；第一、第二可变电阻R1_var、R2_var分别连接在第一、第二振荡晶体管Q1、Q2的基极与电压源端VCC之间,其控制端分别连接第一、第二外部可控电压源端VT1和VT2。由此实现对输出方波的周期、脉冲宽度和占空比的调节。(The invention discloses a kind of voltage-controlled variable multivibrators, include: the emitter ground connection of first, second oscillistor Q1, Q2, its collector meets voltage source VCC through the first, second oscillistor collector resistance Rc1, Rc2 respectively, and first, second oscillating capacitance C1, C2 intersects respectively to be connected across between the collector and base stage of first, second oscillistor Q1, Q2；First, second variable resistance R1_var, R2_var is connected between the base stage of first, second oscillistor Q1, Q2 and voltage source VCC, and control terminal is separately connected the first, second outside controllable voltage source VT1 and VT2.It is achieved in the adjusting in the period, pulse width and duty ratio to output square wave.)

一种压控可调多谐振荡器

技术领域

本发明涉及一种多谐振荡器，尤其涉及一种压控可调多谐振荡器。

背景技术

多谐振荡器是一种能够产生矩形波的自激振荡器。该电路没有稳定状态，由电容器的充电与放电来控制晶体管的导通与截止，从而使得电路在两个暂态之间自行‘振荡’。多谐振荡器的优点是无需外加触发信号便能够连续的、周期性的自动产生矩形波脉冲，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟，在生产生活的许多领域有着广泛的应用。以BJT/HBT晶体管为例，自激多谐振荡器结构如图1所示。显然，当电路元件参数确定之后，其矩形脉冲的参数，包括振荡频率、脉冲宽度和占空比也是唯一确定的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以调节频率、脉冲宽度、占空比的多谐振荡器，通过外部可控电压的改变，使得输出方波的参数在一定范围内连续可调。

本发明的技术方案是：

一种压控可调多谐振荡器，包括振荡晶体管Q1、Q2，集电极电阻Rc1、Rc2，振荡电容C1、C2，可变电阻R1_var、R2_var。VCC为电源电压，VT2和VT1为两个外部可控电压源。振荡晶体管Q1、Q2的发射极接地，其集电极分别经集电极电阻Rc1、Rc2接电压源端VCC，振荡电容C1、C2分别交叉跨接在振荡晶体管Q1、Q2的集电极与基极之间。可变电阻R1_var、R2_var分别连接在振荡晶体管Q1、Q2的基极与电压源端VCC之间，其控制端分别连接外部可控电压源端VT1和VT2。

可变电阻R1_var包括有压控晶体管T1和基极偏置电阻Rb1,可变电阻R2_var包括有压控晶体管T2和基极偏置电阻Rb2。压控晶体管T1的基极经偏置电阻Rb1连接外部可控电压源端VT1，其集电极和发射极分别连接电压源端VCC和振荡晶体管Q1的基极节点P1。压控晶体管T2的基极经偏置电阻Rb2连接外部可控电压源端VT2，其集电极和发射极分别连接电压源端VCC和振荡晶体管Q2基极节点P2。

在可变电阻R1_var、R2_var中，还可以采用压控晶体管T1、T2的基极相连接，并通过基极偏置电阻Rb连接外部可控电压源端VT。

另外，对于振荡晶体管Q1、Q2的发射极还可以经过一个恒流源I1再接地。

本发明的优点是：

本发明提出的压控可调多谐振荡器在传统自激多谐振荡器的基础上，采用可变电阻R1_var、R2_var替代基极电阻Rb1和Rb2，通过外加电压VT1和VT2控制流经可变电阻R1_var、R2_var的电流，即电容的充放电电流，由此实现对输出方波的周期、脉冲宽度和占空比的调节。该电路不仅保持了传统多谐振荡器容易起振、频率稳定度高的优点，而且电路结构非常简单，所需元件少，适合集成在芯片中。更重要的是，当外加电压在一定范围内变化时，矩形波的频率连续可调，且调整范围宽。

附图说明

图1为现有技术多谐振荡器。

图2为本发明的压控可调多谐振荡器之一。

图3为本发明的可变电阻结构图。

图4为本发明的振荡晶体管基极电压波形图。

图5为本发明的振荡晶体管集电极电压波形图。

图6为发明在VT1＝VT2＝5V时，振荡晶体管集电极电压的波形图。

图7为发明在VT1＝5V，VT2＝4V时，振荡晶体管集电极电压的波形图。

图8为发明的压控可调多谐振荡器之二。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

如图2所示，本发明提供了一种压控可调多谐振荡器，在本发明的一种具体实施方式中：振荡晶体管Q1、Q2的发射极接地，其集电极分别经集电极电阻Rc1、Rc2连接电压源端VCC。振荡电容C1、C2分别交叉跨接在振荡晶体管Q1、Q2的集电极与基极之间。可变电阻R1_var、R2_var分别连接在振荡晶体管Q1、Q2的基极与电压源端VCC之间，其控制端分别连接外部可控电压源端VT1和VT2。

本发明当电路接通的瞬间，振荡晶体管Q1和Q2分别通过可变电阻R1_var、R2_var获得正偏电压，两个振荡晶体管Q1和Q2均趋向于导通。此时，振荡电容C1通过集电极电阻Rc1、振荡晶体管Q2充电，振荡电容C2通过集电极电阻Rc2、振荡晶体管Q1充电。虽然电路是‘对称’的，两个晶体管为同一类型，但它们的特性仍然无法百分之百的相同。假如振荡晶体管Q2的电流增益比振荡晶体管Q1的高，则会率先进入饱和状态。当振荡晶体管Q2饱和导通时，振荡电容C2通过晶体管R1_var和Q2放电，由于电容两端的电压不能突变，使得振荡晶体管Q1的基极电压迅速降低，产生一个‘负跳脉冲’，振荡晶体管Q1截止。电路由此进入自激振荡状态，振荡晶体管Q1与Q2交替截止和导通。如图4所示，表示振荡晶体管Q1和Q2的基极电压变化。当基极电压等于导通电压时，振荡晶体管导通；当振荡晶体管基极电压小于导通电压时，振荡晶体管截止。

当振荡晶体管Q1截止，Q2导通时，VC2输出低电平；当振荡晶体管Q1导通，Q2截止时，VC2输出高电平。由此可持续不断的输出方波信号，如图5所示。显然，方波的脉冲宽度与电容的充放电时间相关。通过控制流经可变电阻R1_var、R2_var的电流，即可控制振荡电容C1、C2的充放电时间，由此实现对脉冲宽度的控制。

可变电阻R1_var、R2_var的结构如图3所示，可变电阻R1_var包括有压控晶体管T1和基极偏置电阻Rb1，其集电极和发射极分别连接振荡器的电压源端VCC和振荡晶体管Q1的基极P1节点，其基极经基极偏置电阻Rb1连接外部可控电压源端VT1。可变电阻R2_var包括有压控晶体管T2和基极偏置电阻Rb2，其集电极和发射极分别连接振荡器的电压源端VCC和振荡晶体管Q2的基极P2节点，其基极经基极偏置电阻Rb2连接外部可控电压源端VT2。

为便于说明，在此不妨设振荡晶体管Q1导通，振荡晶体管Q2截止。此时，节点P2处的电压为低电平，节点P1处的电压为高电平，此时，压控晶体管T1截止，R1_var为高阻态；压控晶体管T2导通，可变R2_var可等效为一受外部可控电压源端VT2调节的可变电阻。当改变外部可控电压源端VT2的电压时，不妨设电压增加，则流经可变电阻R2_var、振荡电容C1、振荡晶体管Q1的电流增加，C1充电时间减小，振荡晶体管Q1的导通时间减小，VC1的脉冲宽度减小。同理，调节外部可控电压源端VT1的电压可改变振荡晶体管Q2的导通时间，即振荡晶体管Q1的截止时间。因此，同时调节VT1和VT2的电压即可改变振荡晶体管漏极电压VC1(或VC2)的周期和占空比。如图6为当两个外部电压源的电压值都为5V时的输出波形VC1，如图7为VT1为5V，VT2为4V时候的输出波形VC1。在实际应用中，晶体管的电流放大倍数通常在50倍以上，因此当改变VT1(VT2)时，充电电流可发生显著改变，即输出信号的脉冲宽度或周期变化很大。因此，本发明提出的压控可调多谐振荡器具有较大的调谐灵敏度。

综上所述，本发明提出的压控可调多谐振荡器在传统自激多谐振荡器的基础上，采用可变电阻R1_var、R2_var替代基极电阻Rb1和Rb2，通过外加电压VT1和VT2控制流经可变电阻R1_var、R2_var的电流，即电容的充放电电流，由此实现对输出方波的周期、脉冲宽度和占空比的调节。该电路不仅保持了传统多谐振荡器容易起振、频率稳定度高的优点，而且电路结构非常简单，所需元件少，适合集成在芯片中。最重要的是，当外加电压在一定范围内变化时，矩形波的频率、脉冲宽度、占空比均连续可调，且调整范围宽。

如图8所示，为本发明的另一种具体实施方式。在上一个实施方式的基础上，该方式仅采用一个外部电压源VT进行控制。当电路元件参数确定之后，改变外加电压VT，则流经压控晶体管T1和T2的充放电电流同时发生变化，即振荡电容C1和C2的充放电电流或充放电时间发生改变。由此在稳定振荡的过程中，振荡晶体管Q1(或Q2)截止(或导通)的时间发生改变。因此，只需要改变VT的电压值，便可以调整输出端矩形波的周期。该方式的优点时仅需要一个外部控制电压源，缺点是仅能调节矩形波的周期，不能改变脉冲宽度和占空比。

采用尾电流I1的作用是，当VT改变时，控制整个振荡器的静态电流保持不变。由此流经振荡晶体管Q1(或Q2)的电流基本保持不变，集电极电阻上的压降基本保持不变。所以输出方波的峰峰值保持不变。恒流源I1可以采用基准电流源和cascode电流镜的方式实现。