多谐振荡器：利用深度正反馈，通过阻容耦合使两个电子器件交替导通与截止，从而自激产生方波输出的振荡器。常用作方波发生器。

多谐振荡器是一种能产生矩形波的自激振荡器，也称矩形波发生器。“多谐”指矩形波中除了基波成分外，还含有丰富的高次谐波成分。多谐振荡器没有稳态，只有两个暂稳态。在工作时，电路的状态在这两个暂稳态之间自动地交替变换，由此产生矩形波脉冲信号，常用作脉冲信号源及时序电路中的时钟信号。

多谐振荡器电路图（一）

多谐振荡器在温控报警电路中的应用

下图是利用多谐振荡器构成的简易温控报警电路，图中ICEO是三极管T基极开路时，由集电区穿过基区流向发射区的反向饱和电流，称作穿透电流。ICEO是三极管的热稳定性参数之一，常温下，硅管的ICEO比锗管的ICEO要小；温度升高，ICEO增大，且锗管的ICEO随温度升高增大较快。选用晶体管时一般希望ICEO尽量小，但本电路采用穿透电流大，且对温度变化敏感的锗管，利用其ICEO控制555定时器复位端4管脚的电压。图中555定时器与R1、R2和C组成多谐振荡器，其复位端4脚RD通过R3接地。常温下，锗管穿透电流ICEO较小，一般在10～50μΑ，在3上产生的电压较低，则555复位端4脚RD的电压较低，则555处于复位状态，多谐振荡器停振。当温度升高或有火警时，ICEO增大，在R3上产生的电压升高，使555复位端4脚RD为高电平，多谐振荡器开始振荡，扬声器发出报警声。

温控报警电路不同的晶体管，其ICEO值相差较大，故需改变R3的阻值来调节控温点。方法是先把测温元件T置于要求报警的温度下，调节R3使电路刚发出报警声。报警的音调取决于多谐振荡器的振荡频率，由元件R1、R2和C决定，改变这些元件值，可改变音调，但要求R1大于1kΩ。

多谐振荡器电路图（二）

电路组成及工作原理

下面图3-1时基于555的多谐振荡器连接图

多谐振荡器的工作原理

多谐振荡器是一种自激振荡电路。因为没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。其工作原理时这样的：在刚接同电源时，由于电容C1两端的电压不能突变，使集成电路A的2脚电压为0V，这一低电压加到电压比较器D的同相输入端，使电压比较器D输出低电平，该低电平加到与非门B的一个输入端，这样，输出端Q输出高电平，即多谐振荡器输出电压U0为高电平，通电之后，直流电压+V通过电阻R1和R2对电容C1充电，由于电容C1的充电要有一个过程，在C1两端的电压没有充到一定程度时，电路保持输出电压U0为高电平状态，这是一个暂稳态。随着对电容C1充电的进行，（C1上的充电电压极性为上正下负），当C1上的电压达到一定程度时，集成电路A的6脚电压为高电平，该高电平加到内电路中的电压比较器C的反相输入端，使比器C输出低电平，该低电平加到与非门A的一个输入端，使RS触发器翻转，即为Q端输出低电平，即U0为低电平，Q非为高电平，从图中所示波形中可看出，此时U0已从高电平翻转到低电平。

Q非为高电平后，该高电平经过电阻RS加到VT1基极，使VT1饱和导通，由于VT1导通后集电极和发射极之间的内阻减小，这样电容C1上充到的上正下负电压开始放电，其放电回路是：C1的上端——R2——集成电路A的7脚——VT1集电极——VT1发射极——地端——C1的下端，在这放电的过程中，多谐振荡器保持U0为低电平状态，随着C1的放电，C1上的电压在下降，当C1上的电压下降到一定程度时，使集成电路的2脚电平很低，即电压较器D的同相输入端电压很低，使比较器D输出低电压，该低电压加到与非门B的一个输入端，使RS触发器再次翻转，翻转到Q为高电平的暂稳态，即U0为高电平，由于Q为高电平，Q非为低电平，使VT1管的基极电压很小，VT1截止，电容C1停止放电，改变为+V通过电阻R1和R2对电容C1充电，这样电路进入第2个周期，如此反复达到振荡器的作用。

由仿真得该电路输出波形，如图3-2所示

多谐振荡器一旦起振之后，电路没有稳态，只有两个暂稳态，它们做交替变化，输出连续的矩形脉冲信号，因此它又称作无稳态电路，常用来做脉冲信号源。

多谐振荡器电路图（三） 电路及工作原理

电路见下图。74HC00为四一二输入端与非门。

如果将二输入端与非门的一个输入端接高电平，或者将两个输入端短接，则其输出便与余下的一个输入端或两个短接的输入端反相，相当于一个反相器。在下图所示电路中，设IC1A的①脚、IC1B的⑤脚为高电平（K1按下，K2断开），则IC1A可看作②脚输入③脚输出、可看作IC1B④脚输入⑥脚输出的反相器，其传输特性如右图所示。由于R1的负反馈作用，如果②脚电压较低，③脚输出高电压，则通过R1把②脚电平拉高；如果②脚电压较高、③脚输出低，则通过R1把②脚电平拉低，结果折衷停在中心点C。输出100%反馈到输入，相当于把左下三角形部分按照虚线折到右上角。虚线与传输特性的交点C就是反相器的工作点，约等于1/2VCC。C点位于传输特性的陡坡中心。本例中，74HC00输入变化1mV，输出变化高达1V。

由于IC1③脚和④脚连按，其⑥脚输出的信号与②脚同相但幅度放大。图中C1起正反馈作用。只要②脚电压有微小的波动，如提高0.1mV，则③脚电压降低100mV，再经IC1B反相，⑥脚输出电压升高大于1V，此电压变化通过C1送回②脚，使②脚电压继续升高，直至VCC+0.7V。这时，IC1内部的保护二极管导通，使输入电压不能高，反相器工作点停在右图的D点。D点位于传输特性的水平线上，输入变化几乎不影响输出。此时，IC1的②脚为高电平，③脚为低电平，⑥脚为高电平。电阻R1接在②、③脚之间。③脚是输出端，内阻很低，②脚是输入端，内阻极高。②高③低的电位差使得R1上的电流I的方向如左图所示，放电的起始电压为VCC+0.7V，放电的最终电压为0V。

实际放电到C点（1/2VCC）附近，就停止了。放电从VCC+0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=1.1&TImes;（2.2&TImes;l0（6））&TImes;（0.1&TImes;10（-6）≈0.25s。

这时，②脚变低，经过IC1A反相放大→③脚变高→IC1B反相放大→⑥脚快速变低→C1→②脚。正反馈作用持续到②脚电压降至-0.7V。这时IC1内部的保护二极管导通，使输入电压不能低，反相器工作点停在E点。E点在传输特性的水平线上，输入变化几乎不影响输出。此时的状态是②低、③高、⑥低。R1对C1充电。充电起始电压为-0.7V，充电最终电压为VCC。

充电从0.7V到1/2VCC约需1.1R1C1=0.25s，然后就停止充电，进入正反馈，转向工作点D。实际上，电路工作在D、E状态的时间长，经过C的时间很短，故输出是个方波，一个周期约0.5s。方波比正弦波谐波多，听起来比较悦耳。许多音乐片的输出信号就是由不同频率的等幅方波组成的。如果幅度能随音拍变化，就更好听了。同理，IC1C的（13）脚=高，IC1D⑨、⑩并接，也可以看作两个反相器，产生周期为0.5ms的方波振荡。也就是2kHz。因为蜂鸣器的谐振频率在2kHz左右时电一声转换效率最高，听起来最响。

选择电容1000pF时电阻约为250kΩ，下图中将500kΩ电位器调到中心位置附近可找音量最大点。R2也可用240kΩ～270kΩ固定电阻试试。

因为蜂鸣器的电阻约40Ω，IC1的输出阻抗约1kΩ，故IC1不能直接驱动蜂鸣器，所以要经过Q1进行电流放大。IC1C⑧脚输出高电平3V，Q1基极导通时电压为0.7V，R3=1Ω，Q1基极电流为（3-0.7）/1k=2.3mA，Q11放大倍数为50，集电极电流115mA。而40Ω蜂鸣器只需70mA驱动，两端电压达2.8V。那么115-70=45mA的电流又到哪里去呢了？Q1放大倍数为50，是指Q1在线性放大区内Ic/IB，到了饱和区，IG／IBF降，这时Q1的管压降很低。

与非逻辑的控制作用：IC1A的①脚平时通过R4接地，③脚输出恒高，④脚=③脚，⑥脚输出恒低。（13）脚=⑥脚=低，⑧脚为低，蜂鸣器不响。整个电路耗电极小。

K1按下后，（13）脚高电平，IC1D、IC1C产生2Hz的方波，控制IC1D（13）脚，（13）脚为高电平时，IC1D、IC1C产生2kHz方波通过R3、Q1驱动蜂鸣器；当（13）脚为低电平时，IC1D、IC1C停振，⑧脚输出低电平，Q1关断。从而使蜂鸣器发出每秒2次的断续嘀一嘀声。IC1B⑤脚平时通过R5接高，正常工作，K2按下后，⑤脚为低，IC1A、IC1B停振。（13）脚=⑥脚恒高，蜂鸣器发出持续的嘀声。

多谐振荡器电路图（四）

如图所示。该电路以其效率高、驱动能力强而引人注目。它输出对称方波，其幅度随电源电压Vdd而定。VT5、VT6、R2、R3、C1、C2等构成多谐振荡器用来推动四只输出三极管。输出电流Io=B（Vdd-1.4）R1.当R1=R4=68欧，Vdd=12V，VT1～VT4的B=20时，Io高达3A.振荡频率f约为0.7/R2.C1；当取R2=R3=68k欧，C1=C2=0.22uF时，f≈53Hz。该电路用途很多，其中之一是用作逆变器。当取Vdd=14V，R1=R4=33欧，则Io≈6A，转换效率约为40%。在输出端连接一只9.5V、5A的电源变压器的次级绕组，在初级便可获得有效值约为240V的方波电压，可带动一只40W灯泡。该电路静态电流由R1和R4决定，R1=R4=68欧时，静态电流约为0.3A.二极管VD1～VD4用来防止带感性负载时可能击穿输出管。

多谐振荡器电路图（五） 多种频率信号：对称式多谐振荡器电路图

图：对称式多谐振荡器电路图

多谐振荡器是一种自激振荡电路。由于没有稳定的工作状态，多谐振荡器也称为无稳态电路。具体地说，假如一开始多谐振荡器处于0状态，那么它在0状态停留一段时间后将自动转进1状态，在1状态停留一段时间后又将自动转进0状态，如此周而复始，输出矩形波。

多谐振荡器电路图（六） 高频振荡器电路图：压控TTL对称多谐振荡器电路图

压控TTL对称多谐振荡器（a）用外接控制电压VA来控制反相器输入电压。电路输出频率与VA成正比，有较宽的调节范围。如VA从1.4V变到1.8V时，振荡频率由666KHz变到1.43MHz（b）比（a）电路增加了偏置电阻R1、R2和R3、R4。D1、D2为保护二极管。VA由0V变到10.5V时，频率由6.54MHz变到4.76MHz。