非门振荡器周期计算

登录 · 发表于 2020-11-17 17:24

下图是一个非门振荡器，里面周期计算中有个ln3怎么来的？

发表于 2020-11-18 08:04

可在下面这个帖子中找：

关于分段线性化的一个例子
https://bbs.21ic.com/icview-2604868-1-1.html?_dsign=7814f96e

发表于 2020-11-18 09:42

输出从0翻转到VCC，此时电容另一端的电压是1.5VCC，忽略RS的影响，RF将会使它的电压逐渐下降，如果没有状态翻转，电容另一端的电压最终会到达0，但电路状态会在它到达0.5VCC的时候翻转。
从1.5VCC到0.5VCC，电压变化是遵循RC放电规律的。所以这半个周期的时间=RC * ln(V0/VT)=RC * ln(1.5/0.5), 完整周期再 X 2

发表于 2020-11-18 09:51

RS的作用并不是保护非门的输入端，而是降低电路功耗。如果没有RS，翻转后电容快速通过输入钳位二极管放电到VCC，会使电路功耗增加。因为CMOS非门输出能力有限，它并没有破坏力，因此非门的输入并不需要保护。

@coco7890 · 发表于 2020-11-18 11:32

戈卫东发表于 2020-11-18 09:42
输出从0翻转到VCC，此时电容另一端的电压是1.5VCC，忽略RS的影响，RF将会使它的电压逐渐下降，如果没有状态 ...

你这里计算没有1/2VCC条件

发表于 2020-11-18 17:46

这个电路，有两个缺陷：

如果这两个非门是两个芯片，这个电路极有可能振荡不起来。
即便振荡起来，振荡频率也有可能远低于预计值。

发表于 2020-11-18 17:50

这个电路看着貌似简单，但是事先没有经验，或者没有研究过的人，能正确分析电路工作原理的可能性，很小。
因为里面有个很隐蔽的坑。

大约两年前我写过一个文档的，不知发哪个版面上去了。

发表于 2020-11-18 23:26

戈卫东发表于 2020-11-18 09:51
RS的作用并不是保护非门的输入端，而是降低电路功耗。如果没有RS，翻转后电容快速通过输入钳位二极管放电到 ...

不同芯片的转换阈值

CD4069 ,    VCC = 5V

ViL = 1 V
ViH = 4 V

Tdischg = -RC ln [ (1- 0)/(9 - 0) ] = 2.2RC ------ 放电周期

Tchg  = -RC ln [ (4 - 5)/(1- 5) ] = 1.38RC    ------ 充电周期

T = Tdischg + Tchg = 3.58RC

74LS04 / 54LS04 , VCC = 5V

ViL = 0.8V
ViH = 2.0V

Tdischg = -RC ln (0.8- 0)/(7 - 0) = 2.17RC

Tchg = -RC ln (2 - 5)/(0.8- 5) = 0.34RC

T = Tdischg + Tchg = 2.51RC

74HC04 , VCC = 5V

ViL = 2.0V
ViH = 3.0V

Tdischg = -RC ln (2- 0)/(8 - 0) = 1.38RC

Tchg  = -RC ln (3 - 5)/(2- 5) = 0.41RC

T = Tdischg + Tchg = 1.79RC

充放电周期不同
https://tech.hqew.com/news_1122176

发表于 2020-11-19 08:17

coco7890 发表于 2020-11-18 23:26
不同芯片的转换阈值

CD4069 , VCC = 5V

那个式子的条件就是“Vth=Vcc/2”，不同条件结果当然可能不同。

发表于 2020-11-19 08:38

本帖最后由 coco7890 于 2020-11-19 08:40 编辑

HWM 发表于 2020-11-19 08:17
那个式子的条件就是“Vth=Vcc/2”，不同条件结果当然可能不同。

问题是放电从1.5VCC放到0.5VCC, 充电从0.5VCC充电到哪个电压翻转？

发表于 2020-11-19 09:02

coco7890 发表于 2020-11-19 08:38
问题是放电从1.5VCC放到0.5VCC, 充电从0.5VCC充电到哪个电压翻转？

这个电路的特点是，Rf C 构成的充放电RC电路两端电压是彼此“上下翻转”的，即Vcc和0或0和Vcc。当Vcc和0（C端Vcc，Rf端0）时，Rf和C的连接端电压是从1.5Vcc逐渐降至0.5Vcc（这里假设翻转时C已经充入0.5Vcc的电）；而当0和Vcc（C端0，Rf端Vcc）时，Rf和C的连接端电压是从-0.5Vcc逐渐升至0.5Vcc。

对于电容C而言，其两端电压是在正负0.5Vcc间变化。

发表于 2020-11-19 09:05

这个电路是RC两端电压都“上下翻转”，而下帖中的那个RC两端是一端固定另一端翻转。

关于分段线性化的一个例子
https://bbs.21ic.com/icview-2604868-1-1.html?_dsign=7814f96e

发表于 2020-11-19 09:14

HWM 发表于 2020-11-19 09:02
这个电路的特点是，Rf C 构成的充放电RC电路两端电压是彼此“上下翻转”的，即Vcc和0或0和Vcc。当Vcc和0 ...

Rf和C的连接端电压是从-0.5Vcc逐渐升至0.5Vcc

-0.5VCC 是指C的下端电位对地电位差？这个电压显然不对

发表于 2020-11-19 09:24

coco7890 发表于 2020-11-19 09:14
Rf和C的连接端电压是从-0.5Vcc逐渐升至0.5Vcc

“-0.5VCC 是指C的下端电位对地电位差？”

是的。

“这个电压显然不对”

没什么不对。如果输出为高（等于Vcc）且电容C已经充电0.5Vcc（电容下端电位是0.5Vcc），那么当输出翻转至0时电容C下端的电压就是-0.5Vcc。

发表于 2020-11-19 09:50

HWM 发表于 2020-11-19 09:24
“-0.5VCC 是指C的下端电位对地电位差？”

是的。

电容的上端翻转到0V, 下端是0.5VCC，不管是对地电位还是对上端电位差都是 +0.5VCC ，怎么就-0.5VCC ?

发表于 2020-11-19 09:59

coco7890 发表于 2020-11-19 09:50
电容的上端翻转到0V, 下端是0.5VCC，不管是对地电位还是对上端电位差都是 +0.5VCC ，怎么就-0.5VCC ? ...

输出高（Vcc）时，电容上端是Vcc。如果电容充电到0.5Vcc，那么其下端是0.5Vcc（对地）。此时，输出瞬间跳变到0，你说电容C下端的电压该是多少？

发表于 2020-11-19 11:15

coco7890 发表于 2020-11-18 23:26
不同芯片的转换阈值

CD4069 , VCC = 5V

VIL VIH 跟VTH不是一回事，你搞混了。。。

发表于 2020-11-19 11:42

戈卫东发表于 2020-11-19 11:15
VIL VIH 跟VTH不是一回事，你搞混了。。。

Vth 这只是一个理想值，用来估算的，不可能都是电平从上往下通过0.5VCC和从下往上通过0.5VCC发生翻转，

这个值不可能在同一个电压点

发表于 2020-11-19 11:45

coco7890 发表于 2020-11-19 11:42
Vth 这只是一个理想值，用来估算的，不可能都是电平从上往下通过0.5VCC和从下往上通过0.5VCC发生翻转，

...

VTH是这些器件输入端的“敏感点”，而VIL VIH这些是“保证不敏感的值”，你用VIL VIH当VTH用，结果会相差很大。

[电路/定理] 非门振荡器周期计算

本帖子中包含更多资源

评论

相关帖子

评论

浏览过的版块

荣誉元老奖章

坚毅之洋流

十世金身

技术领袖奖章

技术奇才奖章

奔腾之江水

七世轮回

精英会员奖章

核心会员奖章

技术导师奖章