Генераторы прямоугольных импульсов на микросхемах КМОП. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Радиолюбителю-конструктору

 Комментарии к статье

Автор этой статьи провел экспериментальную работу по исследованию характеристик различных генераторов на микросхемах структуры КМОП. В результате он отобрал несколько наиболее интересных, на его взгляд, вариантов их исполнения, которые мы и представляем вниманию читателей.

В предлагаемой статье кратко описаны несколько схемных решений генератора прямоугольных импульсов, построенного на различных микросхемах серии К561. По своей структуре статья - сравнительно-справочная. К каждой схеме дан перечень параметров и особенностей (см. таблицу), а также графические зависимости потребляемого тока и генерируемой частоты от напряжения питания.

Генератор по схеме на рис.	Нижний предел сопротивления резистора R1,кОм	Наибольшая частота генерации,МГц	Минимальное напряжение питания,В	Изменение частоты при нагревании до 85°С, %	Скважность выходных импульсов
1,а	1	2	2	-4	2
2,а	1	2	4	-	2
3,а	0,56	2	2,5	-5	>2
4,а	0,56	2	2	+2,5	<2
5,а	-	1,3	3	-	<2
6,а	1	1	1,4	-11	>2

Кроме этого, для каждого генератора указана формула, позволяющая вычислять значение генерируемой частоты в зависимости от номиналов элементов частотозадающей цепи (частота - в герцах, сопротивление в омах, емкость - в фарадах, индуктивность - в генри; более удобно, кстати, для RC-генераторов: частота - в килогерцах, сопротивление в килоомах, емкость - в микрофарадах; для LC-генераторов: частота в мегагерцах, емкость - в нанофарадах, индуктивность - в миллигенри). Расчетные формулы для ряда генераторов получены опытным путем.

Все представляемые в статье характеристики рассматриваемых генераторов получены в результате экспериментов с конкретными образцами микросхем. С другими экземплярами микросхем характеристики могут быть несколько отличными. Формулы для расчета частоты соответствуют напряжению питания 5 В и температуре окружающей среды 25°С. Нагрузочная способность генераторов такая же, как у элементов микросхем серии К561. Верхняя граница напряжения питания генераторов также определена применяемой серией микросхем и равна 15 В, а нижняя указана в таблице. Верхний предел сопротивления резисторов я установил из практических соображений на уровне 40 МОм.

В генераторах с емкостной положительной обратной связью амплитуда импульсов на входе элемента может превысить напряжение питания. В этих случаях открываются входные защитные диоды, и через них начинает протекать ток. Для ограничения этого тока во входную цепь приходится устанавливать резистор сопротивлением 1...150 кОм, как это указано в [1] и использовано в [2].

Все рассмотренные в этой статье генераторы имеют мягкое возбуждение. Иначе говоря, как бы медленно ни увеличивалось напряжение питания, генератор все равно заработает.

Генератор на элементах 2И-НЕ (рис.1,а) стал уже классическим и известен по большому числу публикаций. Он сохраняет работоспособность припонижении напряжения питания Uпит до 2 В, при этом, правда, значительно уменьшается частота генерации.

Скважность импульсов близка к двум при любом напряжении питания. В результате разогревания корпуса микросхемы частота несколько уменьшается (на 4 % при 85°С).

Подобный генератор может быть выполнен и на двух логических элементах 2ИЛИ-НЕ (рис.2,а), на двух инверторах (рис. 3,а), а также на трех инверторах (рис.4,а). Подробности о работе и различиях генераторов на двух и трех инверторах можно узнать из [3]. Отметим, что у генератора на элементах 2ИЛИ-НЕ частота генерации практически не зависит от температуры корпуса микросхемы, а у генераторов на инверторах частота очень стабильна на участке Uпит=9...15 В.

На рис.5,а показана схема простейшего LC-генератора с логическим элементом 2И-НЕ. LC-цепь сдвигает фазу выходного сигнала элемента на 180 град., в результате этого происходит самовозбуждение генератора. Такие генераторы хорошо работают на повышенных значениях частоты, мягко возбуждаются и отличаются высокой температурной стабильностью [3].

При увеличении частоты сверх 1,3 МГц амплитуда выходных импульсов начинает падать.

В генераторе могут также работать элементы 2ИЛИ-НЕ, причем в этом случае он вырабатывает не прямоугольные импульсы, а колебания, по форме близкие к синусоидальным.

Для устойчивой работы генератора волновое сопротивление LC-контура не должно быть менее 2 кОм. Частота генерации практически совпадает с резонансной частотой LC-контура. Достоинство генератора - высокая температурная стабильность частоты.

Подобные по структуре генераторы можно выполнить на одном элементе триггере Шмитта (рис. 6,а). При напряжении питания, близком к максимальному, они весьма стабильны по частоте. Кроме того, они исключительно экономичны - при напряжении питания менее 6 В потребляют ток всего в несколько десятков микроампер.

Литература

1. Бирюков С. А. Цифровые устройства на МОП-интегральных микросхемах, вып. 1132, с. 60-65; вып. 1220, с. 105-111. - М.: Радио и связь, 1990; 1996 (МРБ).
2. Нечаев И. Пробник логический без источника питания. - Радио, 1990, № 10, с.83,84.
3. Бирюков С. Генераторы и формирователи импульсов на микросхемах КМОП. Радио,1995,№ 7,с.36,37.
4. Киверин Н. LC-генератор на логических элементах. - Радио,1990,№ 7,с.55.

Автор: C.Елимов, г.Чебоксары

Смотрите другие статьи раздела Радиолюбителю-конструктору.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Новая ткань одновременно охлаждает человека и получает энергию от движений 07.10.2026

Одежда обычно выполняет довольно простую задачу: защищает тело от окружающей среды и помогает поддерживать комфортную температуру. Однако современные материалы постепенно превращают привычные предметы гардероба в своеобразные носимые устройства, способные не только регулировать теплообмен, но и получать энергию непосредственно от человека. Исследователи из Университета Иллинойса разработали именно такой материал - напечатанную на 3D-принтере ткань, которая одновременно охлаждает тело и вырабатывает электричество во время движения. Новая технология создана в Инженерном колледже Грейнджера. Основой материала служит композит на базе оксида циркония, нанесенный на текстильную подложку. В состоянии покоя такая поверхность способна отражать до 96% солнечного излучения, благодаря чему одежда значительно меньше нагревается под воздействием солнечных лучей. Одновременно материал помогает отводить тепло, выделяемое самим человеком, за счет его излучения в инфракрасном диапазоне. Особенно и ...>>

Компактная колонка Marshall Bromley 150 07.10.2026

Портативная акустика давно перестала ограничиваться небольшими Bluetooth-колонками, предназначенными исключительно для прослушивания музыки со смартфона. Производители стремятся объединить мобильность, высокую мощность и дополнительные возможности, характерные скорее для концертного оборудования. Именно к такому классу устройств относится новая Marshall Bromley 150, которая сочетает относительно компактные размеры с круговым распространением звука, подсветкой и возможностью подключения микрофонов или музыкальных инструментов. Marshall позиционирует Bromley 150 как универсальную акустическую систему, подходящую как для домашнего использования, так и для мероприятий на открытом воздухе. При этом новинка стала самой компактной моделью в семействе Bromley. Ее масса составляет около 6,3 кг, поэтому колонку значительно проще переносить между помещениями или брать с собой на небольшие мероприятия. Полностью портативной в привычном понимании ее назвать все же нельзя, однако по мобильности о ...>>

Наши взмахи при ходьбе - не только координация 06.10.2026

Ходьба кажется настолько естественным и привычным движением, что мы практически не задумываемся о том, сколько сложных процессов происходит в организме при каждом шаге. Человек одновременно перемещает ноги, удерживает равновесие, стабилизирует корпус и координирует движения множества мышц. Одной из загадок долгое время оставалось поведение рук: почему во время ходьбы они практически автоматически движутся в противофазе с ногами? Голландские ученые впервые предложили физическое объяснение этому характерному движению. Ранее в научном сообществе не существовало единого мнения относительно механизма, заставляющего человека размахивать руками при ходьбе. Казалось бы, с точки зрения закона сохранения энергии организм должен стремиться минимизировать лишние движения, а значит, логичнее было бы держать верхние конечности неподвижными. Некоторые специалисты предполагали, что движения рук являются своеобразным наследием более древних форм передвижения, сохранившимся после того, как человек ...>>

Случайная новость из Архива Контроллеры для цифрового управления источниками питания 29.07.2007 Компания Texas Instruments Incorporated (TI), продолжая расширять ассортимент своих цифровых контроллеров обработки сигнала (DSP), объявила о начале серийного производства цифровых сигнальных процессоров TMS320F28044 и F2809. Производительность этих 32-х разрядных контроллеров составляет 100 MIPS и они оптимально подходят для применения в цифровых системах управления питанием, управления электроприводом и системами сбора информации. Контроллер F28044 позволяет разработчикам систем питания перейти к программному цифровому управлению источниками питания. Этот контроллер предназначен для организации многоканального питания устройств типа point-of-load, например, в телекоммуникационном и сетевом оборудовании, серверах, портативных компьютерах и промышленном оборудовании. На основе контроллеров F2809, благодаря наличию в них большого набора устройств ввода-вывода и периферийных коммуникационных устройств, можно создавать промышленные системы управления с высокой степенью интеграции.

Другие интересные новости:

▪ Вулканы и чума

▪ Высокомасштабируемый ПАК Fujitsu Storage Eternus CS800 S5

▪ Крахмал из картошки

▪ Геймерские OLED-телевизоры от LG

▪ Портьеры от шума

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электрику. Подборка статей

▪ статья Чего моя левая нога хочет. Крылатое выражение

▪ статья Какая часть объема атома приходится на его ядро? Подробный ответ

▪ статья Зеленый паслен. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Определитель идентичности веществ. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Автомобильное зарядно-питающее устройство для носимой радиостанции. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026