中国地质大学（武汉）学士学位论文
图3-2由CMOS门电路组成的多谐振荡器
其原理图和工作波形图分别如图3-3（a)、(b)所示。
（a）多谐振荡器原理图
（b）多谐振荡器波形图 图3-3多谐振荡器原理图和波形图
图a中D1 、D2 、D3 、D4均为保护二极管。 为了讨论方便，在电路分析中，假定
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门电路的电压传输特性曲线为理想化的折线，即： VON为开门电平，VOFF为关门电平， Vth为门坎电平（阈值电平）。 (1) 第一暂稳态及电路自动翻转的过程 假定在t=0时接通电源，电容C尚未充电，电路初
始状态，即第一暂稳态 V01= VOH ， vI=v02=VOL
此时，电源 VDD经G1的Tp管、R和G2的TN管给电容C充电，如图3-2(a) 所示。随着充电时间的增加，vI的值不断上升，当vI达到Vth时，电路发生下 述正反馈过程：
这一正反馈过程瞬间完成，使G1导通，G2截止，电路进入第二暂稳态 V01= VOL V02=VOH 。
（2）第二暂稳态及电路自动翻转的过程
电路进入第二稳态瞬间，v02由0V上跳至 VDD，由于电容两端电压不能突变，则vI
也将上跳 ，本应升至VDD+Vth ，但由于保护二极管的钳位作用， vI仅上跳至VDD+?V+ 。随后，电容C通过G2的T1、电阻R和G1的TN放电，使vI下降，当vI降至 后，电路又产生如下正反馈过程：
从而使G1迅速截止，G2迅速导通，电路又回到第一暂稳步态，V01= VOH，vI=v02=VOL。此后，电路重复上述过程，周而复始地从一个稳态翻转到另一个暂稳 态，在 G2的输出端得到方波。
由上述分析不难看出，多谐振荡器的两个暂稳态的转换过程是通过电容C充、放电作用来实现，电容的充、放电作用又集中体现在图中vI 的变化上。因此，在分析中要着重注意vI的波形。 2.振荡周期的计算
状态转换：主要取决于电容的充、放电 振荡过程中 转换时刻：决定于vI的数值
根据以上分析所得电路在状态转换时vI 的几个特征值，可以计算出图3-2(b) 中的T1 、T2 值。 （1）T1的计算
对应于第一暂稳态，将图3-2(b)中t1 作为时间起点,
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根据RC电路瞬态响应的分析，有
（2）T2的计算
对应于图3-2(b),在第二暂稳态，将t2 作为时间起点，
由此可求出
所以
将Vth=VDD/2代入，上式变为
图3-2是一种最简型多谐振荡器,上式仅适于R?RON(P)+RON(N) [ RON(P)、RON(N)分别为CMOS门中NMOS、PMOS管的导通电阻]、C远大于电路分布电容的情况。当电源电压波动时，会使振荡频率不稳定，在Vth=VDD/2 时，影响尤为严重。一般可在图3-2中增加一个补偿电阻RS ，如图3-4所示。RS可减小电源电压变化对振荡频率的影响。当Vth=VDD/2 时，取RS?R（一般取RS=10R ）。
图3-4 加补偿电阻的CMOS多谐振荡器
3.1.2 XKT-408
1）．简介：
XKT-408系列集成电路，采用CMOS制程工艺，具有精度高、稳定性能好等特点，其专门用于无线感应智能充电、供电管理系统中，可靠性能高。XKT-408负责处理该系统中的无线电能传输功能，采用电磁能量转换原理并配合接收部分做能量转换及电路的实时监控；负责各种 电池的快速充电智能控制，XKT-408只需配合 极少 的外部元件就可以做成高可
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靠的无线快速 充电器、无线电源供电器。 2）．特点：
* 自动频率锁定 * 自动检测负载 * 自动功率控制 * 高速能量输出传送 * 高效电磁能量转换 * 高密度能量输出 * 智能检测系统，免调试 * 工作电压：DC 3V~15V
* 高度集成化，仅几个普通外围元件 * 经过严格测试及批量生产，性能稳定 3）．脚位图及说明：
4）．工作极限参数： 工作温度：-55℃to+125℃ 存储温度：-65℃to+150℃ 最大工作电压：15V 输出驱动电流：800mA
3.1.3 T5336
T5336系列集成电路，采用的也是CMOS制作工艺，专门用于无线智能充电中，与XTK-408A配合可形成良好的发射控制电路，自动控制发射线圈的电磁波发射电压和频率。LC振荡电路在振荡过程中由于线圈的内阻不能忽略且在能量传输过程的能量损耗导致电路中振荡电流肯定会大幅衰减，这时通过控制T5336的7、8号输出口电压，调整LC振荡电路两端的电压，用以补偿电路中阻抗和能量传输损耗的电压，使发射线圈的发射的电磁波维持稳定正弦交流变化。
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