环形振荡器的原理及应用

才辰艿警 应 ，桀双电 38 《中外技术胯报≯1995年第 9期 欢 迎 订 阅 1 996年 一 《山东农业科学》 《山东农业 科学》是 由山东省农业科学院、山东农 业大学、山东农学会联合主办的综合性农业科技期刊． 主要 报道 山东农业科技新成果、新进展、新技术、新方 法以及国内外农业科技动态。本刊为双月刊，16开 ，52 页 ，每期定价2 5元 ．垒年 15元 国内外发行，垒国各地 邮电局(所)均可订阅，邮发代号 24—2 漏订者可汇教 至本刊编辑部补订 。 地址：济南市东郊桑园路 23号《山东农业科学》编 辑部 邮编 250]oo 《西部高新科技》 《西部高新科技》是由高新技术产业开发区主办的 综合性科技刊物。办刊重点是沟通高等院杖、科研饥 搀、大中型企业、民营科技企业、多镇企业之间的密切 联系 ，实现优势 互补 ，促进科技进步 ，介绍西部实力，沟 通东西部联合。 《西部高新科技 》立足于企业科研、产品开发 、经营 管理、市场分析等现实需要 ，介绍分析科技创业典型事 例，分析科技动态综述，系统介绍经济管理知识，给企 业 启迪和经验 交流 ，开辟有 科技发展动 态综述 、 经济分析与政策研究 、 企业与市场 、 开发区动态 等近 3o十栏目。每期发布新成果、新专利、新产品信息 及合作信息近5O蠢。 {西部高新科技》为双月刊，大 16开，48页．每期 10 万字．内文 7o克双胶印刷，高档精美，信息量大 每册 订价3．80元．垒年 22．8o元(古邮费) 邮发 『弋号：52— 205 垒国各地邮局(昕)均可订阅．也可直接通过银行 或同杂志社汇款订阅 地址：西安市高新路火炬大厦杂志社 邮编： 10075 电话 I(029)8225363 8227]63 联系人 ：周明志 开户银行；西安市工商银行西关分理处代二 ： 。 20 93 ‘ 环形振荡器的 原理及应用 z 日川挝表六厂 奚龙发 用集成电路的与非门可组成各种各样的振 荡器 ，其中之一就是常用的环形振荡器。将数个 集成电路与非门的输 出、输入端依次相连形成 一 个“环”，就是所谓的环形振荡器。组成环形振 荡器的与非 门的个数必需是 奇数．且至少得由 3个与非门组成，如图 1一(a)所示 (a) ] r_]厂 。] 几 厂 c 厂]r一] (b) 图 1 囝 2 那幺，为什么隅数个与非门不能组成振荡器呢? 这是因为偶数个与非门组成的”环”呈稳定的状 态．不可能引起振荡．如图 2所示。若假设 vF．门输入端为 0 电平 则 yF!的输出为⋯0 电 平．yF 的输出为”1”电平．这样，yF 的输出端 就为⋯0 电平。固此 y 的输出端与y F_的输入 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中外技术情报}1995年第 9期 39 端 电平相吻合 ，这就是说“环”的 输入、输出端 电平始终处于一个 “稳定”的状态，不可能引起振荡。 即使增加“环”中的门数量，但只 要是偶数，情况就不会改变 。 然而，奇数个与非门组成的 “环 为什么可以起振呢?参见图 1一(a)。假设 yF 的输入端开始 为“0 电平 ，则经过 yF 、yF 、yF3 次反相之后，yFs输出端应为“1” 电平。但是 ，这个“1”电平不会马 上出现。因为每一个与非门都有 一 个延迟时间t ，3个与非门就 有 3t 时间酌延迟 ，所 ，开始时 囹 3 yF，的输入端为⋯0’电平，经 3t ．时间后变“l 电 平，同理，再经过 3t 的时问后又变成⋯0电平 ， 如此往复，便形成环形振荡 ，其渡形及延迟情况 如图 1一(b)所示 振荡器的振荡频率 f=1／ 2Nt 式中的 N为环形振荡器中所用与非门的 个数 。 上述环形振荡器的振荡频率是固定不变 的。为使振荡频率可变，可通过引入电阻器与电 容器实现 ，即利用电容、电阻的充放电时间的延 迟来改变环形振荡器的振荡频率。原理见图 3。 假设开始时 yF 门的输入端为“0”电平，则其输 出端为“I 电平，与非门y 输出“ 电平。由于 电容器 C的耦合，A点也为⋯1电平，又由于 R 很小，故 A点与y 的输入端电平相等，也为 “l 电平，则 yF 输出端为“O”电平，该电平与 yF，输入端的电平相等，这是振荡器的暂稳状 态。此时．yF。输出端的“l”电平经c、w 至yF 输出端组成的回路向 c充电，电容器这时充电 的极性为左正右负，随着时间的推移，电容的充 电量增加，A点的电位越来越负-直至降为“O” 电平，yF 输出端固 A点由 l”变为⋯0’而由⋯0’ 跳变为⋯1 ，出现振荡器的第 1次 电平的翻转； 这时，yF．输入端变成“1”电平．输出端变为⋯0 电平．则 y 输出成为“1”电平 ．这是振荡器 的 叉 1个暂稳状态 这时．yF：输 出一 w — c — yF 输出端回路对 C进行反充电．当 A点 圈 4 电位升高至“1”电平时 yF 输 出端变戚⋯0’电 平，又返回至初始状态，周丽复始，形成环形振 荡 图 4为脉冲宽度可调的环形振荡器。通过 改变 电容器 C值即能改变振荡器的振荡频率， 改变电位器 w 即可进行频率微调。电位器 w 为 电容器 C提供放 电通路．改变 w。可改变输 出脉冲渡形的截止时间。电位器w 是电容器C 的 充电电阻，改变 w 可调整输出脉冲的导通 时 间，因此，改变 w 、w：、w；可得到频 率一定 且输出脉宽一定的脉冲波形。 环形振荡器的电位器 w 及电阻 R的值不 能太大，应 以能维持 y 输入端的低 电平为条 件。这是因为，与非门每个输入端都存在一定数 值的捅 电流，电阻大 了．电压值变大，不能保证 与非门输入端为⋯0’电平了。CMOS电路的与 非门，w 可取 30kn左右，R可取 5ka左右，c 可根据所需频事选择 。 下面介绍几个应用实例。 图 5、图 6所示的 电路可应用于 电子游戏 机、电子门铃、无线 电发报练 习器等装置。当图 中的开关 AN未被按下时．yF 门被封死，环形 振荡器被迫停振 ．固 j中的灯有『 光，圈 5中的 扬声器不发出声音 ；当 AN开关披按下时 ．环形 振荡器才会解除封锁 ，立即起振，相应的灯才釜 闪光 ．扬声器才会发声 图中yF 起整形及隔离 作用，三极管 I34；起驱动作用。AN开关如由仪 维普资讯 http://www.cqvip.com 40 《中外技术情报》1 995年第 9期 器 中的⋯1 、⋯0’电平 自动控制，那么，这就是仪 器的自动声光报警器了 图 7所示振荡器可用作工厂中远距离多路 温度报警装置。将生产现场的 电接点温度计的 一 对外接电极引线接至图中的 A、B两端 ，第 1 个接 A 、B ；第 2个接 A 、B：⋯⋯第 n个接 A 、 B ，并设定好每一处 电接点温度计的“报警”温 度值。 电接点温度计的上触点用测量温度计的水 银柱构成一对电极 ，若上触点所设定的温度“报 警”点已确定 ，但水银柱没有达到所设定的温度 点，其外引线电极是断开的。 图 5 图 6 此时，环形振荡器 门被封死，扬声器无声． 发光二报管不发光。如果某一个或多个触点与 水银柱“接通”便说明相对应的被测温度 已达到 。‘报警”值，A、B两点接通 ．浚路的发光二报管 亮 ．指示该路温度已到 报警”点，同时使环形振 图 7 荡器 yF。下端输入端由“O”电平跳变为高电平， vF 门打开．振荡信号输 出使扬声器发声-提醒 操作 人员注意并进行处理 ．恢复正常后-又返回 至初始 状态。 与非 门用 CMOS双端或多端输入的门均 维普资讯 http://www.cqvip.com 《中外技术情报~,I995年第 9期 41 可，不用端 可并接在一起。AN 开关 可选 用 AN4型开关，三极管 3DK4的 ／3>50，电源 电压 提 高材 5～I5V都可正常工作 。 本文收到 日期 ]995年 2月 12日。 料利用率的有效途径 合肥叉车总厂I艺科 刘业珍 钢材是机械产品消耗的主要原料之一。如何坚持生 产和节约并重的原则，科学制定材料消耗定额 ，不断提 高钢材的有数利用率，降低单位产品的材料消耗和成 本，对于提高经济致益，节约能源，促进产品开发和流通 都具有积极意义。 1979年 ，我 厂 组 织 有 关 人 员 对 基 本 型 CPC3 CPq8、CPCD3t叉车及 TCM3—3t叉车开 展材料定额 制定工作。其程序是：(1)了鹪、审查，分析产品和零件的 图纸f(2)选择零件毛坯种类；0)确定／JDT余量和计算 零件毛坯尺寸f(4)根据零件毛坯尺寸结合加工要求，按 照 国家材料标 准规格进行材料选择 ；t5)确定 下料方式 和下料损耗}(6)分摊下料损耗；(7)建立单位产品材料 消耗定额、汇总表等，同时采用合适的计算法，计 算出每个零件的直接消耗和非工艺性损耗，然后计算出 零件组台单台产品的直接消耗．即可得实际完成的钢材 综台利用率 其计算 ： 本期零件实际消耗量 本期零件直接单耗 上率期零件应摊非工艺性损耗⋯⋯(1 J 本期单位产品直接消耗量=本期零件直接单耗 单位产品需要零件数⋯⋯(2) 本期单位产品tp-T艺性损耗=本期零件应摊非工 艺损耗+单位产品需要零件数⋯⋯(3) 本期单位产品实际消耗量一本期单位产品直接消 耗量+本期单位产品非工艺损耗(⋯⋯ j 本期单位产品钢材和用率= 单位产品钢材自制件净重 本嘏单位产品宴瓣消耗量 在集中下料的基础上，应选择最优进行台理科 学套裁 ，例如，甲零件要 1925件 ．长 71 5毫米 ．乙零件需 3830件 ，长 520毫米，所用 3o圜钢长 4000毫芈．如果不 进行套裁，单件下料，甲零件可下5，斗，需 385艰．乙零 件下 7件 ，需 55o根．两零件共需 935根 ， 下辑利用率=卫旦 啬 冀 X10O％ = 90，33 通过运用最优方案，先将 甲乙零件需要长度以倍数 列出加锯 口： (甲零件 7L8×1)一(乙零件 523×6) 3856 设第一种组合比例为 x，第二组合比侧为 1一x，甲 乙之 间 比例为 1925：385{}一1，2，可得 ：5：11一x： 1925．解之得 x=875根 ，比单位下料节约 6o根． 下料利用率=卫号完簧嚣器 ~100~=96．55％ 因此 ．下料利用率提高了 6．2 。 板材的科学套裁潜力更大，首先要将同材质规倍的 零件用套裁排料的方法．挑选适台本批零件套裁最佳尺 寸的钢板，用冲坯面积计算法 ，画出排料图。 在计算各种套裁零件的实际消耗时，先求出本批钢 材套裁总的下料利用率 ，其公式如下： 本批钢材套裁 总下料利 用率= 。 实际消耗量⋯ ⋯ 我厂在实行材料消耗定额制定过程中．1984年基 本型 CPC3、CPq8、CPCD3t叉车的材料利用率 由 64 提高副 6"7，2 。1987年在弓f进开发新技术产品TCM2 ～ 3t_丑车中，认真执行套裁下料，材料利用率由72 提 高到 8o ，使每台叉车的材料利用率提高了 7．3 ，平 均每台可节约钢材o 132吨。1993年井生产TCM2~3t 叉车 1 326台．节约钢材 161．77吨．接每吨单价 4000元 计 ，共 节约人 民币 6 ，7万元 本文收到日期 l995年 7月 2O日 (本栏编辑 张发林 陈利英) 维普资讯 http://www.cqvip.com