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:

Власть является ключевым фактором счастья в отношениях 11.03.2026

Исследования семейных и романтических отношений показывают, что длительное счастье пары зависит не только от привычных факторов, таких как доверие, уважение и преданность, но и от более тонких психологических аспектов. Современные ученые ищут закономерности, которые отличают действительно счастливые пары от остальных, чтобы понять, какие механизмы поддерживают гармонию в отношениях. Группа исследователей из Университета Мартина Лютера в Галле-Виттенберге и Бамбергского университета провела опрос среди 181 пары, которые состояли в совместных отношениях более восьми лет и прожили вместе хотя бы месяц. Участники заполняли анкету, описывая различные аспекты своих отношений, включая распределение обязанностей, эмоциональную поддержку и степень вовлеченности в совместные решения. Анализ данных показал интересный паттерн: пары, где оба партнера ощущали высокий уровень личной власти, оказывались наиболее счастливыми и удовлетворенными. В данном контексте под властью понимается способност ...>>

Защищенная колонка-повербанк Anker Soundcore Boom Go 3i 11.03.2026

Компания Anker представила новую модель линейки Soundcore - колонку Soundcore Boom Go 3i, ориентированную на активное использование на улице. Новинка отличается высокой степенью защиты: корпус соответствует стандарту IP68, что обеспечивает водо- и пыленепроницаемость, а ударопрочный дизайн выдерживает падение с высоты до одного метра. За качество звука отвечает 15-ваттный драйвер, обеспечивающий пик громкости до 92 дБ, а технология BassUp 2.0 усиливает низкие частоты, делая звучание более насыщенным. Колонка обладает автономностью до 24 часов, а LED-индикатор позволяет контролировать уровень заряда батареи. Кроме того, Soundcore Boom Go 3i может выполнять функцию павербанка: согласно внутренним тестам, устройство способно зарядить iPhone 17 с нуля до 40% за один час, что делает его полезным аксессуаром в походах и поездках. Среди функциональных особенностей модели стоит выделить технологию Auracast, которая улучшает подключение и позволяет создавать стереопару из двух колонок ...>>

Раннее воздержание от алкоголя перестраивает мозг и иммунитет 10.03.2026

Алкогольная зависимость - хроническое расстройство с компульсивным употреблением спиртного, которое влияет не только на поведение, но и на функционирование мозга и иммунной системы. Недавние исследования показали, что даже на ранних этапах воздержания организм начинает перестраиваться, открывая новые возможности для терапии зависимости. Ученые сосредоточились на пациентах, находящихся в первые недели абстиненции, и зафиксировали значительные изменения в мозговой активности. С помощью функциональной магнитно-резонансной томографии они выявили перестройку сетей нейронных связей, отвечающих за контроль импульсов и принятие решений. Эти изменения могут быть ключевыми для восстановления самоконтроля и снижения риска рецидива. Одновременно с нейронной перестройкой исследователи наблюдали колебания иммунной системы. В крови повышался уровень цитокинов - сигнальных белков, регулирующих воспалительные процессы. Эти данные свидетельствуют о существовании нейроиммунного взаимодействия, при ...>>

Случайная новость из Архива Компьютерная мышь контролирует биометрические параметры 07.12.2014 Команда специалистов из компании MionixLabs, деятельность которой сосредоточена на разработке игровой периферии, представила первую в мире "умную" мышь с уклоном на физиологический аспект. NAOS QG выполнена на базе топового "грызуна" Mionix NAOS, рассчитанного на использование профессиональными геймерами. Усовершенствованная модель получила набор дополнительных функций, но все они, как бы странно это не звучало, никак не влияют на улучшение игрового процесса и повышение мастерства геймеров. Зато обладатель NAOS QG теперь сможет отслеживать показания сердечного ритма, а встроенные в манипулятор датчики будут считывать с его ладони и регистрировать результаты кожно-гальванической реакции (КГР), или, как ее еще называют - электрической активности кожи. К слову, алгоритм работы полиграфа - детектора лжи - учитывает показатели КГР наряду с измерением пульса, обработкой данных ЭКГ и других физиологических переменных. Полученную статистику можно использовать в качестве психофизиологического индикатора и сделать выводы о текущем состоянии человека, оперируя такими проявлениями эмоционального состояния, как напряжение, тревога, а также зафиксировать резкое усиление мыслительной активности. Все перечисленные параметры напрямую связаны с внешними раздражителями и внутренним состоянием игрока, что находит отражение в сведениях об электрической активности кожи. В состоянии умиротворения тоническое электрокожное сопротивление стремится к максимальному значению, а при бодрствовании и активной деятельности, как игра на компьютере, идут на спад. Все собранные системой сведения могут быть выведены на дисплей в виде полупрозрачных индикаторов актуальных на данный момент времени показателей, чтобы геймер, не отрываясь от игровых баталий, имел возможность сопоставить реакцию своего организма на происходящее в виртуальном пространстве. С другой стороны - действительно ли любителям компьютерных игр необходим подобный гаджет и насколько полезными для них станут измерения сердцебиения и КГР? Вопрос достаточно сложный и весьма спорный. Разработчики в качестве примера работоспособности созданной ими системы опубликовали у себя на сайте график сердечного ритма пяти геймеров, показания которых снимались в течение 30 минут. Когда количество ударов сердца за минуту одного из участников эксперимента достигало своих пиковых значений, программное обеспечение делало скриншот из игры для понимания виртуальных факторов, ставших причиной изменения сердечного ритма. Авторы проекта "умной" компьютерной мыши NAOS QG решили найти финансирование своей разработки на Kickstarter. Стартапу, получившему название "Quantified Gaming - know more, game better", для успешной коммерческой реализации идеи требуется собрать $100 тыс., из которых за 39 дней до окончания кампании уже было перечислено $22 тыс. Минимальная стоимость NAOS QG для участников краудфандинга, успевших оставить на сайте предзаказ, составит $79, а в розничную продажу манипулятор попадет по цене $99. Поставки устройства, при условии получения разработчиками необходимой суммы, намечены на июль 2015 года.

Другие интересные новости:

▪ Кругосветный полет самолета на солнечных батареях

▪ Робот в муравейнике

▪ Улучшение химиотерапии

▪ Океаны теряют кислород

▪ Перьевой дисплей Wacom Cintiq 22

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Прошивки. Подборка статей

▪ статья Трансформатор. История изобретения и производства

▪ статья Что такое первичные цвета? Подробный ответ

▪ статья Сварка полиэтиленовых газопроводов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Масла для волос. Простые рецепты и советы

▪ статья Проглотить монетку. Секрет фокуса

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026