|
ЭНЦИКЛОПЕДИЯ РАДИОЭЛЕКТРОНИКИ И ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ Генераторы сигналов на КМОП микросхемах
Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Начинающему радиолюбителю 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
раздел сайта Усилители мощности журналы М-Хобби (Приложения к журналу) книга Схемы автоматики с фоточувствительными и излучающими полупроводниковыми приборам., 1972 книга Магнитофон-приставка. Кушелев Ю.Н., 1953 статья Активная антенна диапазона УКВ ЧМ справочник Вхождение в режим сервиса зарубежных телевизоров. Книга №10
|