Генераторы сигналов на КМОП микросхемах. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю

 Комментарии к статье

Генераторы на КМОП микросхемах популярны у радиолюбителей. Их используют при конструировании измерительных приборов, генераторов звуковой частоты, пробников для проверки исправности радиоэлементов и каскадов радиоаппаратуры. В предлагаемой статье описаны три варианта подобных генераторов, которые могут быть выполнены в виде пробников для проверки и налаживания низкочастотных и высокочастотных узлов разнообразной аппаратуры.

Обычно при конструировании пробников и калибраторов используют генераторы коротких импульсов, вырабатывающие сигнал с широким и равномерным спектром. Такой сигнал позволяет быстро проверять каскады радиоаппаратуры, как низкочастотные (НЧ), так и высокочастотные (ВЧ). Причем чем меньше длительность импульсов, тем лучше - спектр получается шире и равномернее.

Как правило, подобные генераторы состоят из двух основных узлов: собственно генератор прямоугольных импульсов и формирователь коротких импульсов. Между тем можно обойтись без специального формирователя, поскольку он уже имеется в логическом элементе микросхемы структуры КМОП.

Рассмотрим для примера схему пробника, приведенную на рис. 1. Это известный RC-генератор, работающий в данном случае на частоте около 1000 Гц (она зависит от номиналов деталей R1, С1). Низкочастотный сигнал прямоугольной формы поступает с выхода элемента DD1.2 (вывод 4) через цепочку R2C3 на переменный резистор R4 - им плавно регулируют амплитуду сигнала, подаваемого на проверяемый узел.

Выход же высокочастотного сигнала (коротких импульсов) выполнен несколько необычно - сигнал снимают с переменного резистора R3, включенного в цепь питания микросхемы. Перемещением движка этого резистора плавно регулируют уровень выходного высокочастотного сигнала.

Рассмотрим принцип работы такого формирователя по упрощенной схеме логического элемента структуры КМОП (рис. 2). Его основа - два последовательно включенных полевых транзистора с изолированным затвором и разным типом проводимости каналов.

Если последовательно с транзисторами включить резистор R1, а на вход элемента подавать прямоугольные импульсы U1, произойдет следующее (рис. 3).

Из-за того, что длительность фронта импульса не может быть бесконечно малой, а также из-за инерционности транзисторов, в момент действия фронта наступит такой момент, когда оба транзистора окажутся в открытом состоянии. Через них потечет так называемый сквозной ток, значение которого может составлять от единиц до десятков миллиампер в зависимости от типа микросхемы и напряжения источника питания. На резисторе будут формироваться короткие импульсы напряжения U2. Причем как в момент действия фронта, так и спада. Иначе говоря, произойдет удвоение частоты исходных импульсов.

Сопротивление резистора не должно быть большим во избежание нарушения режима работы элементов микросхемы. Это означает, что к высокочастотному выходу можно подключать низкоомную нагрузку сопротивлением 50...75 Ом.

У рассмотренного генератора максимальная амплитуда импульсов на высокочастотном выходе составляет 100...150 мВ, а потребляемый от источника питания ток не превышает 1,6 мА. Генератор рассчитан на использование при проверке усилителей 3Ч, трехпрограммных громкоговорителей, радиоприемников на диапазонах ДВ и СВ, Чтобы проверять узлы KB и УКВ приемников и калибровать их шкалы, достаточно собрать кварцевый генератор по схеме, приведенной на рис. 4.

Он построен по описанному выше принципу, но генератор работает на частоте 1 МГц. Короткие импульсы высокочастотного напряжения формируются на резисторе R3 и подаются через конденсатор C3 на проверяемые каскады. Зависимость амплитуды гармоник от частоты показана на рис. 5 - она уменьшается с 20 мВ на частоте 1 МГц до 12 мкб на частоте 80 МГц. что в большинстве случаев достаточно для выполнения стоящей перед пробником задачи. Точно частоту генерации устанавливают подбором конденсаторов С1 и С2. От источника питания генератор потребляет ток около 5 мА.

На одной КМОП микросхеме нетрудно собрать комбинированный генератор - сочетание двух описанных конструкций (рис. 6). Он также содержит два выхода, а режимы работы устанавливают переключателем SA1.

В нижнем по схеме положении подвижного контакта переключателя работает только генератор НЧ, поэтому на НЧ выходе будут прямоугольные импульсы, а на выходе ВЧ - короткие импульсы с шириной спектра до 1,5 МГц. В среднем же положении работает только кварцевый генератор и на выходе ВЧ будет сигнал с шириной спектра до 80 МГц. В то же время на выходе НЧ сигнал вообще отсутствует. Если подвижной контакт переключателя переместить в верхнее положение - в работу включатся оба генератора, причем кварцевый станет модулироваться сигналом низкочастотного генератора.

При высокой добротности кварцевого резонатора генератор ВЧ может плохо модулироваться сигналом генератора НЧ. В этом случае нужно отсоединить вывод 5 элемента DD1.3 от переключателя и соединить с выводом 6, а к переключателю подвести провод от вывода 8 (его отсоединяют от выводов 4 и 9 и резистора R5).

Конструкция всех генераторов-пробников может быть любой, но для их устойчивой работы соединения между деталями должны быть возможно короче.

Автор: И.Нечаев, г.Курск

Смотрите другие статьи раздела Начинающему радиолюбителю.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Зеркальные спутники и их угрозы для астрономии и экологии 09.11.2025

Калифорнийский космический стартап Reflect Orbital, который планирует к 2030 году вывести на орбиту 4 000 зеркальных спутников, отражающих солнечный свет на Землю даже ночью. Главная цель - увеличить эффективность солнечных электростанций, обеспечивая непрерывное освещение в ночное время. Первый демонстрационный аппарат EARENDIL-1 с зеркалом площадью 334 м2 предполагается запустить в апреле 2026 года, а соответствующая заявка уже подана в Федеральную комиссию связи США (FCC). Проект получил 1,25 млн долларов поддержки от ВВС США в рамках программы для малого бизнеса. Идея заключается в том, чтобы спутники создавали дополнительное освещение для энергетических систем, однако многие ученые выражают сомнения как в технической реализуемости, так и в потенциальном вреде для окружающей среды. Астрономы, включая Майкла Брауна и Мэтью Кенворти, подсчитали, что отраженный свет будет примерно в 15 000 раз слабее дневного солнца, хотя и ярче полной Луны. Для того чтобы создать хотя бы 20% дн ...>>

Портативный твердотельный накопитель Lexar Air 09.11.2025

Компания Lexar представила портативный твердотельный накопитель Air (pSSD), сочетающий компактность, высокую скорость и надежность. Вес устройства составляет всего 19 граммов, а толщина в тончайшей части достигает всего 6 мм, что делает его одним из самых легких и тонких SSD на рынке. Накопитель выпускается в двух вариантах емкости: 512 ГБ и 1 ТБ. Версия на 1 ТБ оценивается примерно в 459 юаней (около $64), а старт продаж модели на 512 ГБ пока не объявлен. Lexar Air оснащен интерфейсом USB 3.2 Gen 1 (5 Гбит/с) и разъемом USB-C, при этом в комплект входит переходник с USB-C на USB-A для универсальной совместимости. Производитель заявляет скорость последовательного чтения до 390 МБ/с и записи до 400 МБ/с, что позволяет быстро передавать большие файлы, включая видео высокой четкости. Корпус накопителя выполнен в компактном форм-факторе, который удобно держать на ладони, а максимальная толщина не превышает 9,3 мм. Конструкция выдерживает падения с высоты до 2 метров, а для удобног ...>>

Горькие продукты улучшают работу мозга 08.11.2025

Как выяснили японские ученые, горький вкус флаванолов играет важную роль в стимуляции центральной нервной системы. Даже при минимальном усвоении этих веществ организм получает сигнал к повышению активности нейромедиаторов и улучшению когнитивных функций, что делает натуральные продукты с горьким вкусом потенциально полезными для мозга и общей физиологии. В поисках способов улучшить работу мозга ученые все чаще обращаются к натуральным соединениям, содержащимся в привычных продуктах питания. Одним из таких веществ являются флаванолы, присутствующие в какао, красном вине и ягодах. Исследователи из Технологического института Сибаура в Японии выяснили, что горький и вяжущий вкус этих соединений способен активировать мозг через вкусовые рецепторы, способствуя улучшению памяти, внимания и способности к обучению. Ранее было известно, что флаванолы защищают нейроны и поддерживают когнитивные функции, однако их биодоступность - доля вещества, поступающая в кровь - крайне низка. Это вызвал ...>>

Случайная новость из Архива Изменение теплопроводности алмаза 11.05.2024 Алмазы, известные своей твердостью и превосходной теплопроводностью, всегда были объектом интереса для научных исследований. Недавние открытия американских ученых в области изменения теплопроводности алмаза путем его деформации открывают новые перспективы в создании электронных устройств и технологий. Американские ученые разработали метод изменения теплопроводности алмаза путем его растяжения и сжатия. Это открытие обещает революцию в разработке новых электронных устройств. Алмаз, известный своей твердостью и отличной теплопроводностью, был предметом внимания ученых, которые смоделировали влияние деформации на его теплоотводные характеристики. Исследования показали, что изменение формы алмаза, в частности, его сжатие или растяжение, может значительно изменить его способность проводить тепло. Это открывает новые возможности для создания более эффективных микроэлектронных и оптоэлектронных устройств, таких как чипы и квантовые сенсоры. Ученые использовали суперкомпьютер Frontera для моделирования. Их исследования позволили создать точную модель, описывающую теплопроводность алмаза при различных уровнях деформации. Ранее подобные исследования требовали значительных временных затрат. Новый метод позволяет ученым быстрее анализировать и разрабатывать новые материалы с желаемыми характеристиками. Открытие возможности управлять теплопроводностью алмазов путем их деформации представляет собой значительный шаг в области электроники и материаловедения. Эти новые возможности могут привести к разработке более эффективных и инновационных электронных устройств, повышая их производительность и функциональность.

Другие интересные новости:

▪ Батарея, производящая электричество из человеческого пота

▪ Часы SmartWatch 2 от Sony

▪ Измеритель уровня звука NOR-118

▪ Углеродные нанотрубки могут оказаться сильным канцерогеном

▪ Праворукость у нас от рыб

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Часы, таймеры, реле, коммутаторы нагрузки. Подборка статей

▪ статья Зуб за зуб. Крылатое выражение

▪ статья Сколько на небе созвездий? Подробный ответ

▪ статья Крестовник ромболистный. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Трехфазный ток - это очень просто. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Импульсный сетевой блок питания, 9 вольт 3 ампера. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2025