一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路的制作方法

文档序号:7528748阅读:343来源:国知局
一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,包括高阻抗运算放大器、负反馈电阻、第一正反馈电阻、第二正反馈电阻和电容器;负反馈电路由负反馈电阻和电容器组成,正反馈电路由第一正反馈电阻和第二正反馈电阻组成;高阻抗运算放大器的负极分别与负反馈电阻和电容器的一端连接;高阻抗运算放大器的正极分别与第一正反馈电阻和第二正反馈电阻的一端连接,电容器的另一端和第二正反馈电阻的另一端分别接地;第一正反馈电阻的另一端和负反馈电阻的另一端都与运算放大器的输出端连接。本实用新型电路具有容易起振、振荡频率稳定的特点,并易于通过改变其电容的大小来改变其振荡频率的高低。
【专利说明】—种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路

【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种振荡电路,特别是涉及一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路。

【背景技术】
[0002]多谐振荡电路也就是方波振荡电路,可以被用于计算机、无线通讯等各种场合。有多种形式的电路可以构成多谐振荡电路,典型的有采用双稳态电路或施密特电路构成的多谐振荡电路。对于多谐振荡电路,电路的特点是采用电阻和电容组成正反馈电路使电路形成振荡。电路的振荡频率是采用调整电阻或电容的大小来控制振荡频率的高低,采用这种方式构造的多谐振荡电路需要由数值在一定范围内的电阻和电容组成。
[0003]目前具有大的电阻值而配合很小的电容值来实现的多谐振荡电路在公开资料上尚未见报道;因为一般的多谐振荡电路在具有很大的电阻值,而配合很小的电容值时,会产生停振或振荡不稳的现象。
实用新型内容
[0004]本实用新型的目的是提供一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,该电路具有容易起振、振荡频率稳定,易于通过改变其电容的大小来改变其振荡频率的高低。
[0005]本实用新型目的通过下述技术方案实现:
[0006]一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,包括高阻抗运算放大器、负反馈电阻、第一正反馈电阻、第二正反馈电阻和电容器;负反馈电路由负反馈电阻和电容器组成,正反馈电路由第一正反馈电阻和第二正反馈电阻组成;高阻抗运算放大器的负极分别与负反馈电阻和电容器的一端连接;高阻抗运算放大器的正极分别与第一正反馈电阻和第二正反馈电阻的一端连接,电容器的另一端和第二正反馈电阻的另一端分别接地;第一正反馈电阻的另一端和负反馈电阻的另一端都与运算放大器的输出端连接。
[0007]为进一步实现本实用新型目的,所述的负反馈电阻的电阻值为1ΜΩ?300ΜΩ。所述的电容器由两金属电极组成相对设置形成。
[0008]所述的两金属电极间隔0.5毫米-8厘米。
[0009]所述的高阻抗运算放大器选择CA3140运算放大器。
[0010]电容器的电容最小取值为2pf - 3pf。
[0011]所述第一正反馈电阻和第二正反馈电阻的电阻值都为20ΚΩ - 500ΚΩ。
[0012]相对于现有技术,本实用新型具有如下优点:
[0013]I)本实用新型由于采用了大电阻小电容的电路结构,通过加大电路中决定振荡频率电阻的阻值,电路的振荡频率可以方便地应用到几十千赫较为低频的频段;
[0014]2)本实用新型电路的电容由于是很小的电容,可以采用小面积的金属片或金属电极来代替,方便作为传感器使用。
[0015]3)本实用新型电容器的介质含水的高低对电容量的影响很大,可以利用这一点来测量电容器中物质含水量的高低。本实用新型采用小电容大电阻的振荡电路可以方便地实现该功能。
[0016]4)本实用新型的振荡电路可以有效地克服振荡器在采用小电容大电阻的情况下容易停振或振荡不稳的缺点,在采用很大的阻容比时,仍然能够产生稳定的振荡,而且其振荡频率易于通过改变电容的大小来控制。

【专利附图】

【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的电路原理图。
[0018]图2为采用小电容大电阻的多谐振荡器电路的电路图。

【具体实施方式】
[0019]为更好的理解本实用新型,下面结合附图对本实用新型作进一步的说明,但是本实用新型的实施方式不限如此。
[0020]如图1所示,一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路包括高阻抗运算放大器、正反馈电路和负反馈电路。高阻抗运算放大器的正负输入端分别与正反馈电路和负反馈延时电路连接,高阻抗运算放大器的输出端分别与正反馈电路和负反馈电路连接,高阻抗运算放大器的输出端可输出方波电压。
[0021]图1的电路原理具体通过如图2所示电路实现。一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,包括高阻抗运算放大器U1、负反馈电阻R1、第一正反馈电阻R2、第二正反馈电阻R3、以及由两金属电极DJ1、DJ2组成的电容器Cl ;负反馈电路由负反馈电阻Rl和电容器Cl组成,电容器Cl由两根金属电极DJ1、DJ2间隔0.5厘米-8厘米相对设置形成;正反馈电路主要由第一正反馈电阻R2和第二正反馈电阻R3组成;高阻抗运算放大器Ul的负极分别与负反馈电阻Rl和电容器Cl的一端(金属电极DJl)连接;运算放大器Ul的正极分别与第一正反馈电阻R2和第二正反馈电阻R3的一端连接,电容器Cl的另一端(金属电极DJ2)和第二正反馈电阻R3的另一端分别接地;第一正反馈电阻R2的另一端和负反馈电阻Rl的另一端都与高阻抗运算放大器Ul的输出端连接。负反馈电阻Rl取值可以为1ΜΩ?300ΜΩ,在电容器Cl的不同电容取值,电容器Cl的电容取值和负反馈电阻的电阻取值共同决定电容器的电充的时间,设k为振荡周期系数,R为负反馈电阻Rl的电阻值;C为电容器Cl的电容取值JjT = kXRXC(负反馈电路构成典型的RC电路);T为采用小电容大电阻的多谐振荡器电路一个振荡周期的时间。可见,本实用新型通过调节电容器Cl的电容大小可以方便调节其电路振荡频率的高低,电容器的电容取值的最小值可为2pf - 3pf ;本实施方式电容器Cl可选用电容值为1pf。
[0022]高阻抗运算放大器Ul具有较高的工作频率和较大的输入阻抗,输入阻抗一般大于IX 112 Ω,可选择CA3140运算放大器,或者选用功能相同的其它类型的运算放大器。
[0023]负反馈电阻Rl的电阻值可为1ΜΩ?300ΜΩ,如本图2实施方式中,负反馈电阻Rl的电阻值选用1.2ΜΩ。
[0024]第一正反馈电阻和第二正反馈电阻的电阻值可都为20ΚΩ - 500ΚΩ ;如本实施方式中,第一正反馈电阻R2和第二正反馈电阻R3的电阻值分别选用300ΚΩ和20ΚΩ。
[0025]本实用新型的工作过程包括如下步骤:
[0026]1、刚接通电源时,高阻抗运算放大器Ul运放电路处于不稳定状态,其输出端输出电压为+12V或为-12V,可假设输出端输出电压为+12V。
[0027]2、由于由组成正反馈电路的第一正反馈电阻R2和第二正反馈电阻R3形成一个分压器(第一正反馈电阻R2和第二正反馈电阻R3构成串联电路),电路将+12V分压后的电压值V = 12XR3/(R2+R3)输入到运放的正极。
[0028]3、组成负反馈电路的负反馈电阻Rl和电容器Cl同时将+12V分压后输入到运放的负极,由于电容器两端的电压不能突变,因此输入到高阻抗运算放大器Ul负极的电压为O (负反馈电阻Rl和电容器Cl串联连接)。
[0029]4、高阻抗运算放大器Ul输入正端为正电压,负端为O电压,高阻抗运算放大器Ul的输出维持+12V。随着时间的推移,电容器充电,电容器两端的电压不断上升,高阻抗运算放大器Ul的输入端负极的电压也在不断上升,当它超过高阻抗运算放大器Ul正极的电压时,高阻抗运算放大器Ul的输出端输出-12V电压。
[0030]5、高阻抗运算放大器Ul开始输出-12V电压时,通过正反馈电路分压作用,电路将-12V分压后的电压值V = - 12XR3/(R2+R3)输入到运放的正极(约-8v),充电后负反馈电路中电容器的金属电极DJl与金属电极DJ2之间形成+12V电压,在负反馈电阻Rl连接电容器的一端为低于+12V的正电压,在负反馈电阻Rl连接高阻抗运算放大器Ul输出端为-12V负电压,电容器放电,高阻抗运算放大器Ul维持输出-12V负电压,直到电容器金属电极DJl端的电压低于高阻抗运算放大器Ul输入端正极的电压,高阻抗运算放大器Ul输出端再次产生翻转输出+12V的电压。该过程与步骤2、3、4、类似;然后重复此过程,高阻抗运算放大器Ul输出-12V到+12V的电压方波。
[0031]从以上过程可以看出,本实用新型采用小电容大电阻的多谐振荡器电路中同时采用了正反馈和负反馈,正负反馈交替起作用使得振荡容易,而不是单纯地依赖正反馈回路来形成振荡,这是与以往多谐振荡电路形成振荡所采用的不同方法。由于电容器Cl和负反馈电阻Rl可以决定电路的振荡频率(在电阻不变情况下,电容器Cl的容量越大,充电时间越长,频率越低),而电容器Cl可以采用电容值为几个pf的电容器(由于高阻抗运算放大器Ul以及正反馈和负反馈电路作用),即可使电路正常工作,几个pf电容量的电容器由两片面积不到I平方厘米的金属片相距几个厘米就可以形成,像这样大小的电容器在实际过程非常容易实现。而改变电容器电容量的方式也很简单,只要改变两片金属之间的物质的含水量即可,例如在保证两个金属片之间绝缘及相互之间距离的条件下,往金属电极之间放进一些含有水分的物质,就可以有效地改变两个电极之间的电容量,含的水分越多电容量就越大,因此本实用新型电路可以用来方便测量电容器中物质含水量的高低。
【权利要求】
1.一种采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于包括高阻抗运算放大器、负反馈电阻、第一正反馈电阻、第二正反馈电阻和电容器;负反馈电路由负反馈电阻和电容器组成,正反馈电路由第一正反馈电阻和第二正反馈电阻组成;高阻抗运算放大器的负极分别与负反馈电阻和电容器的一端连接;高阻抗运算放大器的正极分别与第一正反馈电阻和第二正反馈电阻的一端连接,电容器的另一端和第二正反馈电阻的另一端分别接地;第一正反馈电阻的另一端和负反馈电阻的另一端都与运算放大器的输出端连接。
2.根据权利要求1所述的采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于,所述的负反馈电阻的电阻值为IMΩ?300ΜΩ。
3.根据权利要求1所述的采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于,所述的电容器由两金属电极组成相对设置形成。
4.根据权利要求3所述的采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于,所述的两金属电极间隔0.5晕米-8厘米。
5.根据权利要求1所述的采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于,所述的高阻抗运算放大器选择CA3140运算放大器。
6.根据权利要求1所述的采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于,所述的电容器的电容最小取值为2pf - 3pf。
7.根据权利要求1所述的采用小电容大电阻的多谐振荡器电路,其特征在于,所述第一正反馈电阻和第二正反馈电阻的电阻值都为20ΚΩ - 500ΚΩ。
【文档编号】H03K3/354GK204068899SQ201420506830
【公开日】2014年12月31日 申请日期:2014年9月3日 优先权日:2014年9月3日
【发明者】伍明华 申请人:华南理工大学
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