一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，包括高阻抗運算放大器、負(fù)反饋電阻、第一正反饋電阻、第二正反饋電阻和電容器；負(fù)反饋電路由負(fù)反饋電阻和電容器組成，正反饋電路由第一正反饋電阻和第二正反饋電阻組成；高阻抗運算放大器的負(fù)極分別與負(fù)反饋電阻和電容器的一端連接；高阻抗運算放大器的正極分別與第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的一端連接，電容器的另一端和第二正反饋電阻的另一端分別接地；第一正反饋電阻的另一端和負(fù)反饋電阻的另一端都與運算放大器的輸出端連接。本實用新型電路具有容易起振、振蕩頻率穩(wěn)定的特點，并易于通過改變其電容的大小來改變其振蕩頻率的高低。
【專利說明】—種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種振蕩電路，特別是涉及一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路。

【背景技術(shù)】
[0002]多諧振蕩電路也就是方波振蕩電路，可以被用于計算機(jī)、無線通訊等各種場合。有多種形式的電路可以構(gòu)成多諧振蕩電路，典型的有采用雙穩(wěn)態(tài)電路或施密特電路構(gòu)成的多諧振蕩電路。對于多諧振蕩電路，電路的特點是采用電阻和電容組成正反饋電路使電路形成振蕩。電路的振蕩頻率是采用調(diào)整電阻或電容的大小來控制振蕩頻率的高低，采用這種方式構(gòu)造的多諧振蕩電路需要由數(shù)值在一定范圍內(nèi)的電阻和電容組成。
[0003]目前具有大的電阻值而配合很小的電容值來實現(xiàn)的多諧振蕩電路在公開資料上尚未見報道；因為一般的多諧振蕩電路在具有很大的電阻值，而配合很小的電容值時，會產(chǎn)生停振或振蕩不穩(wěn)的現(xiàn)象。
實用新型內(nèi)容
[0004]本實用新型的目的是提供一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，該電路具有容易起振、振蕩頻率穩(wěn)定，易于通過改變其電容的大小來改變其振蕩頻率的高低。
[0005]本實用新型目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，包括高阻抗運算放大器、負(fù)反饋電阻、第一正反饋電阻、第二正反饋電阻和電容器；負(fù)反饋電路由負(fù)反饋電阻和電容器組成，正反饋電路由第一正反饋電阻和第二正反饋電阻組成；高阻抗運算放大器的負(fù)極分別與負(fù)反饋電阻和電容器的一端連接；高阻抗運算放大器的正極分別與第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的一端連接，電容器的另一端和第二正反饋電阻的另一端分別接地；第一正反饋電阻的另一端和負(fù)反饋電阻的另一端都與運算放大器的輸出端連接。
[0007]為進(jìn)一步實現(xiàn)本實用新型目的，所述的負(fù)反饋電阻的電阻值為1ΜΩ?300ΜΩ。所述的電容器由兩金屬電極組成相對設(shè)置形成。
[0008]所述的兩金屬電極間隔0.5毫米-8厘米。
[0009]所述的高阻抗運算放大器選擇CA3140運算放大器。
[0010]電容器的電容最小取值為2pf - 3pf。
[0011]所述第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的電阻值都為20ΚΩ - 500ΚΩ。
[0012]相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有如下優(yōu)點:
[0013]I)本實用新型由于采用了大電阻小電容的電路結(jié)構(gòu)，通過加大電路中決定振蕩頻率電阻的阻值，電路的振蕩頻率可以方便地應(yīng)用到幾十千赫較為低頻的頻段；
[0014]2)本實用新型電路的電容由于是很小的電容，可以采用小面積的金屬片或金屬電極來代替，方便作為傳感器使用。
[0015]3)本實用新型電容器的介質(zhì)含水的高低對電容量的影響很大，可以利用這一點來測量電容器中物質(zhì)含水量的高低。本實用新型采用小電容大電阻的振蕩電路可以方便地實現(xiàn)該功能。
[0016]4)本實用新型的振蕩電路可以有效地克服振蕩器在采用小電容大電阻的情況下容易停振或振蕩不穩(wěn)的缺點，在采用很大的阻容比時，仍然能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的振蕩，而且其振蕩頻率易于通過改變電容的大小來控制。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的電路原理圖。
[0018]圖2為采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路的電路圖。

【具體實施方式】
[0019]為更好的理解本實用新型，下面結(jié)合附圖對本實用新型作進(jìn)一步的說明，但是本實用新型的實施方式不限如此。
[0020]如圖1所示，一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路包括高阻抗運算放大器、正反饋電路和負(fù)反饋電路。高阻抗運算放大器的正負(fù)輸入端分別與正反饋電路和負(fù)反饋延時電路連接，高阻抗運算放大器的輸出端分別與正反饋電路和負(fù)反饋電路連接，高阻抗運算放大器的輸出端可輸出方波電壓。
[0021]圖1的電路原理具體通過如圖2所示電路實現(xiàn)。一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，包括高阻抗運算放大器U1、負(fù)反饋電阻R1、第一正反饋電阻R2、第二正反饋電阻R3、以及由兩金屬電極DJ1、DJ2組成的電容器Cl ;負(fù)反饋電路由負(fù)反饋電阻Rl和電容器Cl組成，電容器Cl由兩根金屬電極DJ1、DJ2間隔0.5厘米-8厘米相對設(shè)置形成；正反饋電路主要由第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3組成；高阻抗運算放大器Ul的負(fù)極分別與負(fù)反饋電阻Rl和電容器Cl的一端(金屬電極DJl)連接；運算放大器Ul的正極分別與第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3的一端連接，電容器Cl的另一端(金屬電極DJ2)和第二正反饋電阻R3的另一端分別接地；第一正反饋電阻R2的另一端和負(fù)反饋電阻Rl的另一端都與高阻抗運算放大器Ul的輸出端連接。負(fù)反饋電阻Rl取值可以為1ΜΩ?300ΜΩ，在電容器Cl的不同電容取值，電容器Cl的電容取值和負(fù)反饋電阻的電阻取值共同決定電容器的電充的時間，設(shè)k為振蕩周期系數(shù)，R為負(fù)反饋電阻Rl的電阻值；C為電容器Cl的電容取值JjT = kXRXC(負(fù)反饋電路構(gòu)成典型的RC電路)；T為采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路一個振蕩周期的時間?？梢?，本實用新型通過調(diào)節(jié)電容器Cl的電容大小可以方便調(diào)節(jié)其電路振蕩頻率的高低，電容器的電容取值的最小值可為2pf - 3pf ;本實施方式電容器Cl可選用電容值為1pf。
[0022]高阻抗運算放大器Ul具有較高的工作頻率和較大的輸入阻抗，輸入阻抗一般大于IX 112 Ω，可選擇CA3140運算放大器，或者選用功能相同的其它類型的運算放大器。
[0023]負(fù)反饋電阻Rl的電阻值可為1ΜΩ?300ΜΩ，如本圖2實施方式中，負(fù)反饋電阻Rl的電阻值選用1.2ΜΩ。
[0024]第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的電阻值可都為20ΚΩ - 500ΚΩ ;如本實施方式中，第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3的電阻值分別選用300ΚΩ和20ΚΩ。
[0025]本實用新型的工作過程包括如下步驟:
[0026]1、剛接通電源時，高阻抗運算放大器Ul運放電路處于不穩(wěn)定狀態(tài)，其輸出端輸出電壓為+12V或為-12V，可假設(shè)輸出端輸出電壓為+12V。
[0027]2、由于由組成正反饋電路的第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3形成一個分壓器(第一正反饋電阻R2和第二正反饋電阻R3構(gòu)成串聯(lián)電路)，電路將+12V分壓后的電壓值V = 12XR3/(R2+R3)輸入到運放的正極。
[0028]3、組成負(fù)反饋電路的負(fù)反饋電阻Rl和電容器Cl同時將+12V分壓后輸入到運放的負(fù)極，由于電容器兩端的電壓不能突變，因此輸入到高阻抗運算放大器Ul負(fù)極的電壓為O (負(fù)反饋電阻Rl和電容器Cl串聯(lián)連接)。
[0029]4、高阻抗運算放大器Ul輸入正端為正電壓，負(fù)端為O電壓，高阻抗運算放大器Ul的輸出維持+12V。隨著時間的推移，電容器充電，電容器兩端的電壓不斷上升，高阻抗運算放大器Ul的輸入端負(fù)極的電壓也在不斷上升，當(dāng)它超過高阻抗運算放大器Ul正極的電壓時，高阻抗運算放大器Ul的輸出端輸出-12V電壓。
[0030]5、高阻抗運算放大器Ul開始輸出-12V電壓時，通過正反饋電路分壓作用，電路將-12V分壓后的電壓值V = - 12XR3/(R2+R3)輸入到運放的正極(約-8v)，充電后負(fù)反饋電路中電容器的金屬電極DJl與金屬電極DJ2之間形成+12V電壓，在負(fù)反饋電阻Rl連接電容器的一端為低于+12V的正電壓，在負(fù)反饋電阻Rl連接高阻抗運算放大器Ul輸出端為-12V負(fù)電壓，電容器放電，高阻抗運算放大器Ul維持輸出-12V負(fù)電壓，直到電容器金屬電極DJl端的電壓低于高阻抗運算放大器Ul輸入端正極的電壓，高阻抗運算放大器Ul輸出端再次產(chǎn)生翻轉(zhuǎn)輸出+12V的電壓。該過程與步驟2、3、4、類似；然后重復(fù)此過程，高阻抗運算放大器Ul輸出-12V到+12V的電壓方波。
[0031]從以上過程可以看出，本實用新型采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路中同時采用了正反饋和負(fù)反饋，正負(fù)反饋交替起作用使得振蕩容易，而不是單純地依賴正反饋回路來形成振蕩，這是與以往多諧振蕩電路形成振蕩所采用的不同方法。由于電容器Cl和負(fù)反饋電阻Rl可以決定電路的振蕩頻率(在電阻不變情況下，電容器Cl的容量越大，充電時間越長，頻率越低)，而電容器Cl可以采用電容值為幾個pf的電容器(由于高阻抗運算放大器Ul以及正反饋和負(fù)反饋電路作用)，即可使電路正常工作，幾個pf電容量的電容器由兩片面積不到I平方厘米的金屬片相距幾個厘米就可以形成，像這樣大小的電容器在實際過程非常容易實現(xiàn)。而改變電容器電容量的方式也很簡單，只要改變兩片金屬之間的物質(zhì)的含水量即可，例如在保證兩個金屬片之間絕緣及相互之間距離的條件下，往金屬電極之間放進(jìn)一些含有水分的物質(zhì)，就可以有效地改變兩個電極之間的電容量，含的水分越多電容量就越大，因此本實用新型電路可以用來方便測量電容器中物質(zhì)含水量的高低。
【權(quán)利要求】
1.一種采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于包括高阻抗運算放大器、負(fù)反饋電阻、第一正反饋電阻、第二正反饋電阻和電容器；負(fù)反饋電路由負(fù)反饋電阻和電容器組成，正反饋電路由第一正反饋電阻和第二正反饋電阻組成；高阻抗運算放大器的負(fù)極分別與負(fù)反饋電阻和電容器的一端連接；高阻抗運算放大器的正極分別與第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的一端連接，電容器的另一端和第二正反饋電阻的另一端分別接地；第一正反饋電阻的另一端和負(fù)反饋電阻的另一端都與運算放大器的輸出端連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于，所述的負(fù)反饋電阻的電阻值為IMΩ?300ΜΩ。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于，所述的電容器由兩金屬電極組成相對設(shè)置形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于，所述的兩金屬電極間隔0.5暈米-8厘米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于，所述的高阻抗運算放大器選擇CA3140運算放大器。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于，所述的電容器的電容最小取值為2pf - 3pf。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用小電容大電阻的多諧振蕩器電路，其特征在于，所述第一正反饋電阻和第二正反饋電阻的電阻值都為20ΚΩ - 500ΚΩ。
【文檔編號】H03K3/354GK204068899SQ201420506830
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】伍明華 申請人:華南理工大學(xué)