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:

Жидкий кальциевый нитрат для овощеводства 07.06.2026

Хозяйство Solbergs Gartneri, расположенное в Веттре, Норвегия, выращивает огурцы на площади 12 500 м2. В текущем сезоне оно полностью заменило традиционный водорастворимый кальциевый нитрат на продукт, производимый компанией N2 Applied из воздуха, воды и возобновляемой электроэнергии. Первые испытания нового удобрения начались еще в конце прошлого сезона в небольшом объеме, после чего хозяйство приняло решение о полном переходе. Технология N2 Applied основана на использовании плазмы для получения азотной кислоты из атмосферного воздуха и воды, которую затем превращают в жидкий кальциевый нитрат. Этот формат особенно удобен для систем фертигации. Важным преимуществом является отсутствие аммония в составе, что дает агрономам больше возможностей для точной корректировки питания растений. Владелец хозяйства Кристиан Солберг отметил, что теперь они могут более гибко реагировать на изменения pH в субстрате, снижая или увеличивая внесение аммония по необходимости. Одним из главных мотив ...>>

Игровой монитор MSI MPG OLED 322URDX36 07.06.2026

Компания MSI представила монитор MPG OLED 322URDX36, который стал первым в мире 31,5-дюймовым монитором с технологией Triple Mode. Эта инновация позволяет пользователю одним нажатием переключаться между тремя режимами: 4K (3840x2160) при 360 Гц для максимальной детализации и кинематографичности, 2K/QHD (2560x1440) при 520 Гц для оптимального баланса качества и плавности, а также Full HD (1920x1080) при впечатляющих 680 Гц - идеальном варианте для динамичных киберспортивных дисциплин. Такая гибкость открывает новые возможности для игроков разного уровня. Монитор построен на базе панели QD-OLED пятого поколения с технологией Penta Tandem и субпиксельной структурой RGB Stripe. Это решение устраняет традиционные проблемы OLED-дисплеев, такие как цветовая окантовка и снижение четкости текста. Благодаря усовершенствованной структуре изображения становятся более естественными и приятными для глаз даже при длительных игровых сессиях. Среди ключевых достоинств модели - поддержка VESA D ...>>

Дифузное покрытие для теплиц 06.06.2026

В тепличном овощеводстве и ягодоводстве управление светом играет ключевую роль в повышении урожайности и качества продукции. Растения особенно активно используют красную и синюю части спектра для фотосинтеза, в то время как зеленый свет в значительной степени отражается. Французская компания Ondex разработала инновационное решение, которое позволяет эффективнее использовать доступный солнечный свет без дополнительных затрат на досветку. Французский производитель Ondex вывел на рынок диффузное тепличное покрытие OptiRed DIFFU100. Этот материал смещает часть зеленого спектра в красный, усиливая фотосинтетическую активность растений. В 2026 году начались масштабные производственные испытания покрытия в юго-западной Франции на экспериментальной станции Invenio-FL. Исследования проводятся на ремонтантной землянике, выращиваемой на гидропонике с марта по июль, и на перце, посаженном в почву с середины мая по октябрь. По замыслу разработчиков, увеличение доли красного света должно спосо ...>>

Случайная новость из Архива TPL5110 - нанопотребляющий таймер управления питанием 01.08.2015 Компания Texas Instruments представила новые таймеры со сверхмалым собственным потреблением TPL5110 и TPL5010, которые дополнили уже существующее семейство таймеров TPL5000 и TPL5100. Микросхема TPL5110 является таймером с интегрированным драйвером MOSFET, предназначенным для управления внешним ключом и отключения токовой нагрузки в устройствах с батарейным питанием. При малом собственном потреблении, порядка 35 нА, с помощью встроенного в TPL5110 драйвера возможно отключать нагрузку через заданные временные интервалы и существенно уменьшить ток потребления системы в режиме сна. Такое решение будет востребовано в устройствах аккумулирования энергии и беспроводных датчиках, так как позволяет ослабить требования по емкости и габаритам используемых батарей. TPL5110 от ранее представленных таймеров TPL5000 и TPL5100 отличает расширенный временной интервал и меньший корпус. Временной интервал таймера задается с точностью порядка 1% при помощи внешнего резистора в диапазоне от 100 мс до 2 часов. Также стоит отметить возможность применения функции одновибратора, когда таймер включает MOSFET только на время единичного цикла после подачи напряжения питания. Выбор между режимом одновибратора и периодичным включением осуществляется с помощью внешнего вывода (ONE_SHOT). При использовании TPL5110, независимо от режима работы, остается возможность управлять ключом питания самостоятельно, используя вывод M_DRV. Таймер TPL5110 выпускается в корпусе SOT23 c 6-ю выводами и предназначен для работы в диапазоне температур от -40 до 105°С. Основные характеристики Диапазон напряжения питания: от 1,8 до 5,5 В; Сверхнизкий ток собственного потребления: 35 нА; Программируемый временной интервал: 100 мс to 7200 с; Точность установки временного интервала: 1%; Встроенный драйвер управления внешним MOSFET; Режим одновибратора; Малый корпус: SOT23-6 (3х3 мм); Возможность принудительного включения MOSFET; Рабочий диапазон температур: от -40 до 105°С.

Другие интересные новости:

▪ 3D-принтер с голосовым управлением

▪ Создан лазер с 67-аттосекундным импульсом

▪ Твердотельные аккумуляторы для электромобилей

▪ Батареи на основе бумаги

▪ Подслащенные напитки вызывают ожирение и износ зубов

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Молниезащита. Подборка статей

▪ статья Закон минимума. История и суть научного открытия

▪ статья Что такое азот? Подробный ответ

▪ статья Эксплуатация точильных и шлифовальных кругов. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Стиральные порошки, не содержащие в своем составе мыла (суррогатные). Простые рецепты и советы

▪ статья Я знаю твою карту. Секрет фокуса

[an error occurred while processing this directive] Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026