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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Гибридная квантовая микросхема 23.12.2017 Ученым из Тюбингенского университета (Баден-Вюртемберг, Германия) удалось поместить атомы с магнитными свойствами на микросхему со сверхпроводящим микроволновым резонатором. Эта технология обеспечит дальнейшее развитие квантовых процессоров. Квантовые состояния позволяют применять особенно эффективные алгоритмы, которые по скорости и объему обработки данных далеко опережают нынешние. За счет этого протоколы квантовых коммуникаций обеспечивают не подверженный взлому канал информации, а квантовые датчики дают наиболее точные данные. "Чтобы применять эти новые технологии в повседневной жизни, мы должны разработать принципиально новые аппаратные компоненты, - говорит глава исследовательской группы профессор Джозеф Фортаг. - Вместо привычных бинарных единиц передачи информации, используемых в сегодняшних технологиях - битах, которые могут быть только единицей или нулем, новому оборудованию придется обрабатывать гораздо более сложные квантовые состояния". Нейтральные атомы идеально подходят как для хранения квантовой информации, так и для передачи сигнала. По этой причине исследователи использовали их для создания гибридной микросхемы. Они объединили нейтральные атомы со сверхпроводящими СВЧ-резонаторами. "Мы используем функциональность и преимущества обоих компонентов, - говорит ведущий автор исследования доктор Хельге Хаттерманн. - Сочетание двух систем позволило нам создать настоящий квантовый процессор со сверхпроводящими решетками, возможностью хранения информации и фотонные кубиты". По мнению ученых, новая система для будущих квантовых процессоров образует параллель с сегодняшними технологиями, которые также являются гибридными. Сегодня расчеты в компьютере выполняются в процессоре, информация хранится на магнитных носителях, а данные передаются через волоконно-оптические кабели через интернет. "Будущие квантовые компьютеры и их сети будут действовать по той же аналогии, требуя гибридного подхода и междисциплинарных разработок для достижения полной функциональности", - говорит Фортаг.

Другие интересные новости:

▪ Стекло в косметике

▪ Роботы смогут читать твои мысли

▪ Фотонный чип Cognifiber

▪ Доказано существование правила энтропии для квантовой запутанности

▪ MAXM22510 - изолированный RS-485 со встроенным питанием

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Технологии радиолюбителя. Подборка статей

▪ статья Высечь море. Крылатое выражение

▪ статья Кто сделал первые очки? Подробный ответ

▪ статья Ведущий менеджер по продажам. Должностная инструкция

▪ статья Жучок. Микромощный радиопередатчик. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Зарядное устройство для герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026