專(zhuān)利名稱(chēng)：一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及ー種自激多諧振蕩器，具體涉及ー種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器器。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器有多種形式，它們都具有以下結(jié)構(gòu)特點(diǎn)電路由開(kāi)關(guān)器件、反饋延時(shí)環(huán)節(jié)、外調(diào)制電路或PLL電路組成。開(kāi)關(guān)器件可以是邏輯門(mén)、電壓比較器、定時(shí)器等，其作用是產(chǎn)生脈沖信號(hào)的高、低電平。反饋延時(shí)環(huán)節(jié)一般RC電路，RC電路將輸出電壓延時(shí)后，恰當(dāng)?shù)胤答伒介_(kāi) 關(guān)器件輸入端，以改變其輸出狀態(tài)，并通過(guò)外調(diào)制電路或PLL電路使得自激多諧振蕩器可以在一定頻率范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，這樣的自激多諧振蕩器由于所需元件較多，故系統(tǒng)的可集成度較差，成本高，當(dāng)電源電壓波動(dòng)時(shí)，會(huì)使振蕩頻率不穩(wěn)定。因此針對(duì)上述現(xiàn)象，如何設(shè)計(jì)ー種價(jià)格低廉，穩(wěn)定度高的產(chǎn)品，為本領(lǐng)域技術(shù)人員的研究方向所在。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器電路，其電路簡(jiǎn)単，可集成度高，功耗低，且具有頻率可調(diào)功能，可廣泛應(yīng)用于帶寬要求較高的系統(tǒng)中。一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，包括憶阻器控制電路、憶阻器、反饋延時(shí)電路和施密特開(kāi)關(guān)電路，憶阻器控制電路、憶阻器與反饋延時(shí)電路順序串聯(lián)，反饋延時(shí)電路的輸出端與憶阻器控制電路的輸出端之間接有施密特開(kāi)關(guān)電路4。進(jìn)ー步地，憶阻器控制電路I包括NPN型三極管5和PNP型三極管6，NPN型三極管5的集電極連接正電壓，NPN型三極管5的發(fā)射極連接PNP型三極管6的發(fā)射極，PNP型三極管6的集電極連接負(fù)電壓，NPN型三極管5的發(fā)射極與PNP型三極管6的發(fā)射極的相接點(diǎn)連接憶阻器2的第一端，憶阻器2的第二端接地。進(jìn)ー步地，反饋延時(shí)電路3包括運(yùn)算放大器9、第一電阻7和電容8，運(yùn)算放大器9的負(fù)端經(jīng)過(guò)第一電阻7連接運(yùn)算放大器9的輸出端，運(yùn)算放大器9的負(fù)端還連接電容8的一端，電容8的另一端接地；運(yùn)算放大器9的正端連接憶阻器2的第一端。進(jìn)ー步地，運(yùn)算放大器9的輸出端與憶阻器2的第一端之間接有第二電阻10。進(jìn)ー步地，憶阻器2的上電極上通過(guò)顯微鏡扎有上電極探針，憶阻器2的下電極通過(guò)顯微鏡扎有下電極探針，上下電極探針?lè)謩e作為憶阻器2的第一端和第二端。本實(shí)用新型的有益效果在于由于憶阻器可以通過(guò)施加不同方向，大小的電壓來(lái)自動(dòng)改變其阻值，從而引起施密特開(kāi)關(guān)電路閾值電壓的改變，進(jìn)而達(dá)到自動(dòng)改變多諧振蕩器頻率的目的。與普通的線(xiàn)性電阻相比，憶阻器是ー種能夠記憶流經(jīng)其上電荷的特殊非線(xiàn)性電阻。通過(guò)施加不同方向，大小的電壓可以使憶阻器阻值在最大值和最小值之間連續(xù)改變。根據(jù)所需要的多諧振蕩器頻率范圍，可以通過(guò)憶阻器控制電路，施加控制信號(hào)來(lái)調(diào)整憶阻器阻值，從而獲得相應(yīng)的反饋延時(shí)環(huán)節(jié)時(shí)間常數(shù)，從而實(shí)現(xiàn)頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器。本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在I.頻率穩(wěn)定度高；2.頻率連續(xù)可調(diào)，調(diào)整范圍寬，頻率可在10 K Hz-40MHz范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)；3.電路所需元件簡(jiǎn)單，體積小，成本低，容易做成集成芯片；4.調(diào)試簡(jiǎn)單，容易起振；5.可廣泛應(yīng)用于帶寬要求較高的調(diào)制電路中。

圖I為本實(shí)用新型一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器組成框圖；圖2為本實(shí)用新型ー種新型的頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器電路原理圖；圖3為矩形波示意圖；圖4為本實(shí)用新型測(cè)試示意圖。圖中I.憶阻器控制電路，2.憶阻器，3.反饋延時(shí)電路，4.施密特開(kāi)關(guān)電路，5.P型三極管，6. N型三極管，7.第一電阻R1,8.電容，9.運(yùn)算放大器，10.第二電阻R2, 11.上電極探針，12.下電極探針。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖，對(duì)本實(shí)用新型帶頻率可調(diào)功能的多諧振蕩器的特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1，為本實(shí)用新型一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器組成框圖，本實(shí)用新型包括憶阻器控制電路I、憶阻器2、反饋延時(shí)電路3、施密特開(kāi)關(guān)電路4。其中，所述的憶阻器控制電路I與所述的憶阻器2及所述的施密特開(kāi)關(guān)電路4相連，配合參閱圖2所示，本實(shí)用新型的憶阻器控制電路I包括ー對(duì)NPN型三極管5和PNP型三極管6，較佳的可采用C9014和C9015三極管，此三極管為一高頻、高増益、低噪聲的三極管，具有較大的動(dòng)態(tài)范圍和良好的電流特性。其中所述的NPN型三極管5的集電極與正5伏電源相連，發(fā)射極與PNP型三極管6的發(fā)射極相連，并和憶阻器2的第一端相連，PNP型三極管6的集電極與負(fù)5伏電源相連，NPN型三極管5和PNP型三極管6的基極都分別和控制信號(hào)Vp和Vn相連。運(yùn)算放大器9的正端連接憶阻器2的第一端。所述的反饋延時(shí)電路3與施密特開(kāi)關(guān)電路4相連，有第一電阻7和電容8相連，并連接到運(yùn)算放大器9的負(fù)端，電容8的一端連接到地。第一電阻7的另一端與運(yùn)算放大器9的輸出端相連。所述的施密特開(kāi)關(guān)電路4與憶阻器控制電路1，憶阻器2，反饋延時(shí)電路3相連。其中，第二電阻10與憶阻器2相連，同時(shí)它們與元算放大器9的正端相連。憶阻器2的第一端接地，第二電阻10的另一端與運(yùn)算放大器9輸出端相連。由于施密特觸發(fā)器有Vt+和VT_兩個(gè)不同的閾值電壓，而本實(shí)用新型的頻率可調(diào)就是通過(guò)控制憶阻器2使得閾值電壓發(fā)生改變。假定運(yùn)算放大器為理想放大器，則施密特觸發(fā)器輸出高電平為正電源電壓+VDD，輸出低電平為負(fù)電源電壓-Vdd，則有_8]
M^τ-=*^0βΤ77 Γ
M+R,其中，M為憶阻器2的阻值，単位為歐姆，當(dāng)脈沖控制信號(hào)Vp打開(kāi)三極管5時(shí)，憶阻器2在正向電源+5V作用下，阻值會(huì)減小，減小的幅度同脈沖控制信號(hào)Vp時(shí)間的長(zhǎng)短呈正相關(guān)。同理，當(dāng)脈沖控制信號(hào)Vn打開(kāi)三極管6吋，憶阻器2在負(fù)向電源-5V作用下，阻值 會(huì)増大，増大的幅度同外來(lái)脈沖控制信號(hào)VP時(shí)間的長(zhǎng)短呈正相關(guān)。設(shè)接通電源瞬間，電容器C上的初始電壓為零，輸出電壓Vwt為高電平。Vtjut通過(guò)第一電阻7對(duì)電容器充電，當(dāng)\達(dá)到Vt+時(shí)，施密特觸發(fā)器發(fā)生翻轉(zhuǎn)，Vwt跳變?yōu)榈碗娖健４撕?，電容器C又開(kāi)始放電，V。下降，當(dāng)它下降到VT_吋，電路又開(kāi)始翻轉(zhuǎn)，Vtjut又由低電平跳變?yōu)楦唠娖?，C又被重新充電。如此周而復(fù)始，在電路的輸出端，就得到了矩形波。V。和Vwt的波形如圖3所示。則圖3的輸出電壓Vout的周期T=I\+T2，計(jì)算如下以圖3中tl作為時(shí)間起點(diǎn)，根據(jù)RC電路暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程公式則有
1/,(0')= Koo) = + Yd=V ^ R 1
K (00)-F1(O+) n 川 2M.于是可求出T1 =—^~iJ- = RfMl+--)
￥i{m)^yT( I')/ム以圖3中t2作為時(shí)間起點(diǎn)，根據(jù)RC電路暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程公式則有V1 (O+) = VT+，V1 (T2) = VT—，V1 (°°) =-VDDJ τ =RC于是可求出振蕩周期T的計(jì)算
F.(ao)-F(O") nril 2M.Tn = —---= R,C mil+-)
2 V1M-V1(F1) 1 R1則可調(diào)自激多諧振蕩器的頻率f為
f 丄I丁 つ /) C，IΠ I I 八\
1. .. R2如圖4所示，測(cè)試本實(shí)用新型時(shí)，通過(guò)顯微鏡將上電極探針11扎在憶阻器2上電極上，下電極探針12扎在憶阻器下電極上。憶阻器上電極探針和下電極探針通過(guò)導(dǎo)線(xiàn)與電路其余部分相連。用示波器測(cè)試振蕩器的輸出波形Vwt，從而判定振蕩器是否正常工作。
以下結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)ー步說(shuō)明。取一個(gè)憶阻器樣品按照?qǐng)D4的方法與電路其余部分相連，其中憶阻器的初始狀態(tài)M值為IkQ，第一電阻R1為11^0，電容(為22 ，第ニ電阻1 2為Ik Ω，則可以根據(jù)頻率公式算得該振蕩器頻率f為22MHz，用示波器測(cè)量驗(yàn)證了該實(shí)驗(yàn)結(jié)果。當(dāng)外來(lái)脈沖控制信號(hào)Vp作用吋，憶阻器加載+5V電壓，憶阻器M值會(huì)減小，從而使得該振蕩器頻率f増大，同理，Vn作用吋，憶阻器M值會(huì)増大，該振蕩器頻率f會(huì)減小。可以通過(guò)控制外來(lái)脈沖控制信號(hào)Vp和V N的作用時(shí)間長(zhǎng)短和變化速率來(lái)調(diào)整振蕩器頻率變化的范圍和變化快慢程度。[0045]通過(guò)示波器觀(guān)測(cè)該實(shí)用新型，由示波器可以測(cè)量出該振蕩器的輸出功率為8dBm，打開(kāi)加熱恒溫臺(tái)，加熱并恒溫到60°C，測(cè)得改振蕩器從室溫到60°C范圍內(nèi)頻率穩(wěn)定度可達(dá)8ppm/°C ο以上所述對(duì)本實(shí)用新型而言只是說(shuō)明性的，而非限制性的，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員理解，在不脫離以下所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍的情況下，可做出許多修改，變化或等效，但都將落入本實(shí)用新型的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，其特征在于，包括憶阻器控制電路(I)、憶阻器(2)、反饋延時(shí)電路(3)和施密特開(kāi)關(guān)電路(4)，憶阻器控制電路(I)、憶阻器(2)與反饋延時(shí)電路(3)順序串聯(lián)，反饋延時(shí)電路(3)的輸出端與憶阻器控制電路(I)的輸出端之間接有施密特開(kāi)關(guān)電路(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，其特征在于，憶阻器控制電路(1)包括NPN型三極管(5)和PNP型三極管(6 )，NPN型三極管(5 )的集電極連接正電壓，NPN型三極管(5)的發(fā)射極連接PNP型三極管(6)的發(fā)射極，PNP型三極管(6)的集電極連接負(fù)電壓，NPN型三極管(5)的發(fā)射極與PNP型三極管(6)的發(fā)射極的相接點(diǎn)連接憶阻器(2)的第一端，憶阻器(2)的第二端接地。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，其特征在于，反饋延時(shí)電路(3)包括運(yùn)算放大器(9)、第一電阻(7)和電容(8)，運(yùn)算放大器(9)的負(fù)端經(jīng)過(guò)第一電阻(7)連接運(yùn)算放大器(9)的輸出端，運(yùn)算放大器(9)的負(fù)端還連接電容(8)的一端，電容(8)的另 一端接地；運(yùn)算放大器(9)的正端連接憶阻器(2)的第一端。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，其特征在于，運(yùn)算放大器(9)的輸出端與憶阻器(2)的第一端之間接有第二電阻(10)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3或4所述的頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，其特征在于，憶阻器(2)的上電極上扎有上電極探針，憶阻器(2)的下電極扎有下電極探針，上下電極探針?lè)謩e作為憶阻器(2)的第一端和第二端。
專(zhuān)利摘要一種頻率可調(diào)的自激多諧振蕩器，包括憶阻器控制電路、憶阻器、反饋延時(shí)電路和施密特開(kāi)關(guān)電路，憶阻器控制電路、憶阻器與反饋延時(shí)電路順序串聯(lián)，反饋延時(shí)電路的輸出端與憶阻器控制電路的輸出端之間接有施密特開(kāi)關(guān)電路。本實(shí)用新型頻率穩(wěn)定度高，可調(diào)整范圍寬，電路所需元件簡(jiǎn)單，調(diào)試簡(jiǎn)單，容易起振，體積小，成本低，容易做成集成芯片。
文檔編號(hào)H03B5/32GK202652146SQ201220098108
公開(kāi)日2013年1月2日 申請(qǐng)日期2012年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月15日
發(fā)明者孫華軍, 沙鵬, 繆向水, 張金箭, 王青, 徐小華, 閆鵬 申請(qǐng)人:華中科技大學(xué)