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:

Восприятие музыки зависит от цвета концертного зала 03.03.2026

Восприятие живой музыки традиционно связывают с слухом, однако на впечатления от концерта влияют и другие факторы, включая визуальное оформление и освещение. Вопрос о том, может ли цвет интерьера напрямую изменять то, как мы слышим звук, долго оставался открытым. Недавнее исследование ученых из Технического университета Берлина проливает свет на эту связь и демонстрирует, что визуальная среда способна влиять на субъективное восприятие музыки. Чтобы изучить эффект цвета, исследователи предложили участникам прослушать записи концерта в виртуальных залах, оформленных в красные, зеленые и синие оттенки. Цвета варьировались по яркости и насыщенности, что дало 12 различных вариантов оформления. Поскольку построить физические залы с таким разнообразием цветов было невозможно, использовалась технология виртуальной реальности. Звук воспроизводился через наушники с бинауральной технологией, адаптирующей звучание к движениям головы, что создавало ощущение реального присутствия в зале. Участ ...>>

Chrysalis: концепт межзвездного корабля для 400-летнего путешествия 03.03.2026

Межзвездные полеты остаются одной из самых амбициозных целей человечества. Международный научный проект Chrysalis предложил концепцию космического корабля, способного совершить 400-летнее путешествие с экипажем из 2400 человек. Победивший в конкурсе 2025 года дизайн демонстрирует не только инженерные решения, но и социальную архитектуру, рассчитанную на 16 поколений людей, живущих на борту. В основе концепции лежит вращательная конструкция длиной 58 километров. Такая масштабная система должна создать искусственную гравитацию, достаточную для нормального функционирования организма, без вызывающей дезориентацию центробежной нагрузки. Для стабилизации конструкции проект предусматривает несколько цилиндров, вращающихся в противоположных направлениях, что минимизирует колебания и вибрации. Сборка корабля планируется в точках Лагранжа - участках космоса, где можно минимизировать расход топлива. Движение корабля предполагается обеспечить прямым термоядерным двигателем на гелии-3 и дейте ...>>

Дети, растущие рядом с природой, обретают крепкие кости 02.03.2026

Влияние окружающей среды на здоровье человека становится все более очевидным, особенно в детском возрасте. Новое исследование, опубликованное в журнале JAMA Network Open, показывает, что близость к природе напрямую связана с крепостью костей у детей. Ученые установили, что у детей, чьи дома окружены природными территориями в радиусе 1000 метров на 25% больше обычного, риск развития крайне низкой плотности костей снижается на 65%. Для проведения исследования были проанализированы данные более 300 детей, проживающих в городских, пригородных и сельских районах Фландрии в Бельгии. Плотность костной ткани у детей в возрасте от четырех до шести лет оценивалась с помощью ультразвуковых методов. Такой подход позволил безопасно и точно измерить состояние костей на ранних этапах формирования скелета. При анализе учитывались ключевые факторы, влияющие на рост и развитие детей: возраст, вес, рост, этническая принадлежность и уровень образования матери. На основании этих параметров исследоват ...>>

Случайная новость из Архива Новые линейные регуляторы постоянного тока 28.03.2010 ON Semiconductor представляет NCP1237, NCP1238 и NCP1288 - контроллеры с фиксированной частотой и управлением по току для создания высокоэффективных и компактных AC/DC-преобразователей. Приборы, разработанные для использования в ноутбуках, LCD-дисплеях, принтерах и другой потребительской электронике, предлагают на выбор несколько рабочих частот и возможность установки одного или двух порогов перегрузки по току. Стандартный преобразователь имеет встроенный генератор на 65 кГц (версии 100 и 133 кГц доступны по запросу). Запатентованный режим Soft-Skip, используемый в данных микросхемах, позволяет плавно уменьшать максимальный ток, снижая риск возникновения низкочастотных шумов. Это позволяет экономить на дополнительных компонентах, упрощая дизайн устройства и трансформатора. Объединяя это с функцией ограничения по току, новые контроллеры обеспечивают высокий уровень эффективности при низком сопротивлении нагрузки путем уменьшения входной мощности на холостом ходу.

Другие интересные новости:

▪ Цифровая камера в корпусе зажигалки

▪ Однокристальный контроллер SM2320 для портативных внешних SSD

▪ Телеприставка-шпион

▪ Предсказание солнечных вспышек

▪ Плесневый грибок научился чувствовать гравитацию

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Домашняя мастерская. Подборка статей

▪ статья Око государево. Крылатое выражение

▪ статья Какой самолет был самым надежным? Подробный ответ

▪ статья Редактор радиопрограмм. Должностная инструкция

▪ статья Полупроводниковая археология, или Дань неизвестному предшественнику. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Тонкомпенсированный регулятор громкости на резисторе без отводов. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026