随着数字集成电路的迅速发展，用集成电路逻辑门构成的各种脉冲电路已获得日益广泛的应用。本文重点介绍几种用国产TTL与非门（如7MY13、7MF11等）组成的自激多谐振荡器。
图1是7MY13型与非门的内部电路。图2是一种用两个与非门F\(_{1}\) 和F2组成的对称型自激多谐振荡器。下面我们详细分析它的工作原理和元件参数的选择。
接通电源后，就会有电流分别流过电阻R\(_{1}\)和R2，在它们的上面产生电压降，成为门的输入信号V\(_{sr1}\)和Vsv2。根据图3所示的TTL与非门电压传输特性曲线，适当地选择R\(_{1}\)、R2的阻值，使这个电压降稍大于与非门的关门电平V\(_{gm}\)（约0.8伏），则电路工作在电压传输特性的线性部分BA段，两个门的输出电位Vsc1和V\(_{sc2}\)都要下降。由于两个门电路不可能绝对对称，假定F2门的输出电位下降快一点，它通过电容C\(_{2}\)的动态耦合，作用在F1门的输入端，使V\(_{sr1}\)下降，F1门的输出电位V\(_{sc1}\)就要上升，经过C1的动态耦合，反馈回来使F\(_{2}\)门的输入电位Vsr2上升，于是F\(_{2}\)门的输出电位Vsc2进一步下降……。这就形成了正反馈的连锁反应，量变引起质变，在极短的时间内使F\(_{1}\)门关闭，F2门开启，即V\(_{sc1}\)为高电位Vcg，V\(_{sc2}\)为低电位Vcd,电路进入第一暂稳状态。
这一状态是不能持久的，因为当V\(_{sc1}\)跳变到高电位后，电容C1就开始充电，充电回路为EC→R\(_{0}\)→C1→R\(_{2}\)→地，如图4所示（R0是与非门输出高电位时的输出电阻，其值约为100Ω）。初始充电电流在R\(_{2}\)上产生一个正跳变，维持F2门的开启，随着充电过程的进行，C\(_{1}\)两端的电压VC1按指数规律上升，则R\(_{2}\)上的电压Vsr2就按指数规律下降（因V\(_{sc1}\)=VC1＋V\(_{sr2}\)），当Vsr2下降到小于开门电平V\(_{km}\)时，则Vsc2开始上升，经C\(_{2}\)耦合使Vsr1也上升，则V\(_{sc1}\)下降，又经C1使V\(_{sr2}\)进一步下降，Vsc2进一步上升。这一正反馈的连锁反应，几乎在瞬时，使电路的状态发生突变，导致F\(_{1}\)门由关闭到开启，Vsc1由高电位V\(_{cg}\)跳变到低电位Vcd：F\(_{2}\)门由开启到关闭，Vsc2由低电位V\(_{cd}\)跳变到高电位Vcg，电路进入第二个暂稳状态。
当V\(_{sc2}\)跃变为高电位后，C2将开始充电，充电回路为E\(_{c}\)→R0→G\(_{2}\)→R1→地。随着充电过程的进行，V\(_{sr1}\)按指数规律减小。当Vsr1降低到小于开门电平V\(_{km}\)时，电路中将产生如下正反馈连锁反应
使电路的状态发生突变，回复到F\(_{1}\)门关闭，F2门开启的第一个暂稳状态。然后电容C\(_{1}\)又进入充电过程……如此循环不已，在输出端获得连续的方波。
另一方面，当V\(_{sc2}\)由Vcg跳变到V\(_{cd}\)时，电容C2就要放电，放电回路如图5所示。初始放电电流在R\(_{1}\)上产生一个负跳变，它使F1门更加可靠地关闭。随着电容C\(_{2}\)的放电，放电电流按指数规律减小，Vsr1按指数规律上升，R\(_{1}\)上的电压趋向稳态值IsrR\(_{1}\)，只要电阻R1的值不太大，则V\(_{sr1}\)=IsrR\(_{1}\)将小于关门电平Vgm。电容C\(_{2}\)（C1）的放电过程不会影响电路的工作状态，决定电路状态的是电容C\(_{1}\)（C2）的充电。
综上所述，由于C\(_{1}\)、C2交替充放电，引起电路状态的不断转换，形成周期性的振荡。电路输入、输出端波形如图6所示。
图2的电路中，电容C和电阻R的大小是决定振荡周期T的重要参数，理论推导可得
T≈2.5RC
电阻R的数值太大或太小都不能保证可靠的振荡，一般R的选择范围是
5.5R\(_{C}\)≤R≤4.8Rb
在R值选定后，电容C是决定振荡频率的关键元件，它的数值可根据所需频率的要求由计算及实际调试确定，一般在几十微微法到几十微法范围内选取，从而可以得到几赫到十兆赫的振荡频率。为了使振荡频率稳定，最好选用质量好的瓷介电容器或云母电容器。在频率较低时，建议选用钽电解电容器。必须指出，当频率很高时，与非门本身的平均延迟时间对振荡周期的影响不可忽略，振荡频率高至10兆赫以上时，波形变坏，方波畸变。
为了使振荡频率能在一定的范围内连续可调，并使输出波形接近于理想方波，可以采用图7的电路，调节W可以在一定范围内改变频率，但W的阻值不可太大，否则不能起振。W一般用1.5KΩ的线缆电位器。F\(_{3}\)门的作用是为了整形。
除了上面讨论的对称型多谐振荡器外，在某些测试仪器中还使用一种环形多谐振荡器，其逻辑原理图如图8所示。它是由三个与非门依次首尾相接组成的环形电路。大家知道，要获得自激振荡，电路不能出现稳定状态。我们先假定图8的V\(_{sc}\)（A点）稳定在低电位，那么经过F1、F\(_{2}\)两级反相后，使C点也稳定在低电位，迫使Vsc变为高电位，这就否定了V\(_{sc}\)能够稳定在低电位的假定。同理，假定Vsc稳定在高电位，则经F\(_{1}\)、F2两级反相后，使C点稳定在高电位，迫使V\(_{sc}\)变为低电位。由此可见，这个电路没有稳定状态，必然会产生自激振荡。
这种简单的环形多谐振荡器的振荡周期完全取决于“与非”门本身的平均延迟时间t-y。我们还是以“1”代表高电位，以“0”代表低电位，设起始状态为A=1，当A达到1的瞬间，经过F\(_{1}\)门的延迟时间t-y1，B才变为0，再经过F\(_{2}\)门的延迟时间t-y2，使C变为1，最后经过F\(_{s}\)门的延迟时间t-y3迫使A变为0。从A=1到A=0,总共需要经历t-y\(_{1}\)＋t-y2＋t-y\(_{3}\)=T1的时间延迟。同理，再使A=0变为A=1，也需经历t-y\(_{3}\)＋t-y2＋t-y\(_{3}\)=T2的时间延迟。因此振荡周期为
T＝T\(_{1}\)＋T2=6t-\(_{y}\)
三级门环形多谐振荡器的原理波形如图9所示。这种多谐振荡器在工作时，由于每一个与非门的平均延迟时间极短（如7MY13约为20～40ns），所以振荡频率很高（用3个门时，f≈10MHz），而且不能调节。另一方面，实际输出波形的前后沿都不陡，不适宜做脉冲信号源，仅应用于集成门电路交流参数测量电路中。
为了获得波形较好频率较低的振荡，可以在电路中接入R、C定时元件。图10就是一种实用的环形振荡器的逻辑电路。在这种电路中，振荡器的定时主要地取决于电容C的充放电速度，不但起振可靠，同时频率可以在很大范围内改变。下面简单分析该电路的工作过程。
当A点由高电位跳变到低电位时，B点由低电位跳变到高电位，它一方面经F\(_{2}\)门使D点电位由高变低，另一方面经电容C的耦合，使E点电位也由低变高，使F3门开启，使A点处于低电位，这就是第一暂稳状态。
电路状态的变化，引起电容C的充电，充电回路如图11所示。充电电流在电阻R上的电压降维持F\(_{3}\)门开启。随着充电过程的进行，充电电流按指数规律减小，E点电位按指数规律下降，当E点电位降低到关门电平Vgm时，F\(_{3}\)门关闭，A点电位由低变高，B点由高变低，D点由低变高，E点下跳到较负的电压值，确保F3门关闭，电路进入第二个暂稳状态。这时，由于D点处于高电位，B点处于低电位，所以电容C被反方向充电，其充电回路如图12。随着充电过程的进行，E点电位按指数规律上升，L升到开门电平V\(_{km}\)时，电路就从第二暂稳状态迅速跳变到第一暂稳状态。如此循环不已，在电路的输出端就获得连续的方波。这种电路的振荡周期为
电阻R的阻值不能太大，一般取几百欧姆，否则可能停振，电容C根据所需频率可在几十微微法到几百微法的大范围内选取。
为了使环形多谐振荡器的振荡频率在小范围内连续调节，可以用电位器W代替电阻R。图13是一个实际的频率可调的环形振荡器，电路中增加了由BG\(_{1}\)、BG2组成的两级射极跟随器，由于它的输入电阻很高，所以隔离了F\(_{8}\)门对RC定时电路的影响，并且R可以选用阻值很大的电位器，以获得较低频率的振荡，又由于它的输出电阻很小，使输出方波的上升沿较好。F4门是一个反相器，作整形用。（宋东生）
