基于4069的多谐振荡器电路实验

　　典型的4069多谐振荡器电路图如下图所示。
　　
　　本电路由两个非门，电阻R1、R2和电容C1组成。这种振荡电路输出矩形方波，其占空比约为1：2。所谓“占空比”指矩形方波在一个振荡周期内的高电位维持的时间与振荡周期的比，如果高电位和低电位在一个周期内所占的时间相等，其占空比就是1：2(50％)。在多谐振荡器中，振荡频率主要由电阻R2和电容C1决定。电阻R2的作用是使振荡器工作更稳定，R1的阻值通常等于或大于R2；对振荡器性能要求不高的电路，电阻R1可以省略不用。这个电路输出脉冲的振荡周期可按公式：T≈2．2R2C1来计算。振荡频率f=1/r。例如，R1=1M，R2=1M，Cs=0.47μF，T=212x1×0．47=1.04s。

　　谐振荡器的实验过程：
　　
　　①组装实验电路实验电路如下图所示。按照电路图组装实验电路，电源电压在3～15V,，接通电源后通常可以听到压电陶瓷片发出叫声，同时发光二极管也被点亮。
　　
　　②体验多谐振荡器频率与R2、C1的关系调整电位器R2的阻值，会听见压电陶瓷片发出的声音频率随之改变。电容器C1分别用0.47uF和0.01uF的进行实验。当电容器C1用O.47μF时，调整电位器R2至最大时。压电陶瓷片不发声，而发光二极管会产生每秒钟约一次的闪烁。逐渐减小R2的阻值，会观察到发光二极管闪烁的频率逐渐加快，同时会听见压电陶瓷片发出了声音。随着　　R2阻值的减小，发光二极管停止闪烁，变成恒亮。这时并不表明多谐振荡器停止振荡，而是其振荡频率超过了每秒钟几十次，此时发光二极管的闪烁人的眼睛已经无法分辨了。这可以从压电陶瓷片发出的越来越高的声音证明。选用0．01 μ F的电容后，再次重复上述实验，可以发现此时压电陶瓷片发出的声音频率更高了。
　　
　　③验证振荡周期(频率)公式。
　　
　　理论上该电路产生的脉冲周期为2．2R2×C1(s)。可通过测量验证这个公式。具体方法是用时钟记录一段时间长度内振荡器脉冲的个数，然后与理论计算的结果进行比较。例如将振荡器频率调整倒几赫兹，此时可以看见发光二极管在闪烁；用秒表记录100s内灯光闪动的次数，再将结果除以100，就可以得出振荡器产生脉冲的频率。
　　
　　④改变其他因素进行实验。
　　
　　除了改变电阻R2和电容C1之外，还可以改变电阻R1的阻值以及电源电压，然后进行振荡频率的实测实验。
　　
　　实验总结：
　　
　　实验结果表明本电路振荡器输出的脉；中频率与电阻R2的大小成反比，与电容C1的大小成反比：而电阻R1和电源电压亦可在一定程度上影响振荡器的工作频率。

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