MOS集成多諧振蕩器的工作原理電路分析

MOS運放除了用于線性放大，電壓比較器和各種模擬濾波器外，還廣泛應用于非線性電路中。本章主要討論集成非線性電路的工作原理。非線性電路主要有，多諧振蕩器、正弦振蕩器、時基電路，調制器和檢波器等，這一章主要介紹MOS運放在模擬集成電路的工作原理。

近年來，集成技術發展迅速，已經從單片集成發展到系統集成?？梢灶A言，本章所介紹的基本電路將成為系統集成中的基本常用單元。

由MOS運放構成的多諧振蕩器種類很多，這里我們僅討論電路結構比較簡單、并且易于集成的MOS多諧振蕩器，其電路形式如圖6.1-1a所示，它由兩個電流源和一個運放構成，能產生三角波和方波。該電路的工作原理簡述如下：

運放（作比較器用）和反饋電阻R1、R2構成施密特觸發器。設運放輸出電壓Vo的正向限幅電平為VDD，負向限幅電平為Vss。多諧振蕩器的工作原理。當運放輸入電壓V1處于較大負電壓時，運放輸出電壓Vo為VDD，此電壓通過反饋電阻R1和R2，在運放同相輸入端得到的電壓為VDDR1/（R1+R2），這時，V1電壓從負電壓加大到VssR1/（R1+R2）之前，輸出電壓Vo一直處于VDD電平，只有當V1電壓略大于VDDR1/（R1+R2）時，運放輸出電壓Vo才從VDD變至Vss，運放同相輸入端電壓從VDDR1/（R1+R2）跳變到VssR1/（R1+R2）。此時，若V1電壓大于VssR1/（R1+R2）電壓值，則輸出電壓Vo等于Vss；若V1電壓低于VssR1//（R1+R2）電壓時，運放狀態再一次圈轉，輸出電壓Vo從Vss變至VDD。圖6.1-2表示它的輸入-輸出轉換特性，利用這種特性可以方便地獲得三角波和方波。

當Vo=VDD時，M1導通，M2截止，電流源 I 向電容C充電，V1電壓從（I/C）t值逐漸開高，若V1到達VDDR1/（R1+R2）時，則運放輸出電壓Vo從VDD變至Vss，使M1截止。M2導通，電容C放電，放電電流為I 。V1電壓以（-I/C）t值逐漸降低，當Vt電壓下降到VVssR1/（R1+R2）時，運放輸出電壓Vo升到VDD。多諧振蕩器的工作原理。這樣周而復始，運放輸出電壓Vo為方波，運放輸入電壓V1為三角波，其Vo和V1波形如圖6.1-1b所示。根據圖中V1電壓幅值及變化斜率1/C?？傻萌缦玛P系式：

由上式求得振蕩周期T和振蕩頻率f，其表示式為

對于VDD=-Vss，振蕩頻率表示式為

為使圖6.1-1電路變成壓控振蕩器（VCO），可用壓控電流源代替圖中電流源I。實際電路中，經常利用電壓一電流變換器（圖6.1-3）實現壓控電流源。多諧振蕩器的工作原理。圖6.1-3電路中的運放和場效應管構成負反饋回路，從而保證電圖R兩端電壓等于輸入電壓，流經MOS管的電流等于/R，與成正比。

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