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:

Расставание действительно может причинять физическую боль 16.09.2026

Разрыв отношений с близким человеком способно вызывать настолько сильные переживания, что привычное выражение "разбитое сердце" иногда воспринимается почти буквально. Человек может испытывать тревогу, тоску и эмоциональное напряжение, сопровождающиеся вполне реальными телесными ощущениями. Исследования работы мозга показывают, что такая связь между эмоциональными и физическими страданиями может иметь вполне определенную нейробиологическую основу. Эксперимент, позволивший изучить этот вопрос, провела команда психолога Итана Кросса из Мичиганского университета. В исследовании участвовали 40 человек, недавно переживших расставание по инициативе партнера. Все добровольцы продолжали остро реагировать на произошедшее, что позволило исследователям изучить мозговую активность в период наиболее сильных переживаний. Во время эксперимента участников помещали в аппарат магнитно-резонансной томографии. Испытуемым поочередно показывали фотографию бывшего партнера и подвергали предплечье воздей ...>>

Научно доказана невозможность создания нейтринного лазера 16.09.2026

Лазер давно перестал быть исключительно лабораторной технологией: сегодня он используется в связи, медицине, промышленности и научных исследованиях. Поэтому физики периодически предлагают необычные варианты устройств, способных работать по аналогичным принципам, но с другими типами частиц. В 2025 году появилась идея создать лазер, формирующий направленный поток нейтрино. Однако последующий теоретический анализ показал, что привлекательная на первый взгляд концепция сталкивается не просто с техническими трудностями, а с фундаментальными законами квантовой физики. Первоначальную концепцию предложили профессор Массачусетского технологического института (MIT) Джо Формаджио (Joe Formaggio) и Бен Джонс (Ben Jones) из Техасского университета в Арлингтоне. Согласно их замыслу, облако радиоактивных атомов следовало охладить до сверхнизких температур порядка нанокельвинов - миллиардных долей кельвина. В таких условиях атомы могли бы сформировать Бозе - Эйнштейновский конденсат, особое квантов ...>>

Индекс нижнего белья раскрыл состояние швейцарских почв 15.09.2026

Почва кажется обычной частью окружающего нас ландшафта, однако под ее поверхностью существует сложная экосистема, от состояния которой напрямую зависит жизнь человека. Миллиарды микроорганизмов, черви, грибы и другие обитатели почвы перерабатывают органические вещества и участвуют в круговороте питательных элементов. Чтобы привлечь внимание общества к этой мало заметной проблеме, исследователи из Цюрихского университета придумали весьма необычный эксперимент: они закопали более 2000 пар хлопкового нижнего белья в садах, на лугах, полях и газонах по всей Швейцарии. Проект получил название "Доказательство в виде нижнего белья" и представлял собой не массовую шутку, а научный эксперимент, позволяющий наглядно оценить биологическую активность почвы. Исследователи помещали хлопковые изделия в землю, а примерно через два месяца извлекали их и сравнивали степень разрушения ткани. Некоторые образцы за это время практически исчезали, оставляя лишь отдельные фрагменты швов, тогда как на други ...>>

Случайная новость из Архива У магнитного поля Земли найден четкий цикл 21.08.2021 Ученые из Ливерпульского университета изучили историю магнитного поля Земли и пришли к выводу, что его сила периодически снижается и затем вновь растет. Длина циклов составляет 200 миллионов лет. Специалисты провели палеомагнитный анализ горных пород из древних лавовых потоков в Восточной Шотландии. Возраст образцов составлял от 200 до 500 миллионов лет. Результаты показали, что 332-416 миллионов лет назад мощность геомагнитного поля составляла менее 25% от той, что есть сегодня. Аналогичный спад произошел также 120 миллионов лет назад. Исследователи назвали этот период среднепалеозойским дипольным минимумом. Ученые пришли к выводу, что сила магнитного поля Земли циклична и ослабевает каждые 200 миллионов лет. Ученые отметили, что после выявленного ими ослабления магнитное поле пришло в стабильность и сохраняло ее на протяжении 50 миллионов лет. Это явление получило название суперхрон Кимана. Магнитное поле Земли защищает планету от солнечной радиации. Ученые давно установили, что оно нестабильно. Северный и южный полюса постоянно смещаются и могут даже полностью поменяться местами. Знание прошлых изменений поля может указать, как оно поведет себя в будущем. Ослабление поля оказывает прямое влияние на жизнь на планете. Недавно эксперты установили, что массовое вымирание девонско-каменноугольного периода связано с повышенными уровнями UVB-лучей; в то же время мощность магнитного поля заметно снизилась.

Другие интересные новости:

▪ Микросхема двойного стереоусилителя NCP2809

▪ Морской закон под сомнением

▪ Эластичные провода с жидкой начинкой

▪ Создана искусственная нервная клетка

▪ Собаке 31000 лет

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Культурные и дикие растения. Подборка статей

▪ статья Еще одно последнее сказанье. Крылатое выражение

▪ статья Чем прославился трехногий американец Фрэнк Лентини? Подробный ответ

▪ статья Яхта из байдарки. Личный транспорт

▪ статья Индикатор электрического поля. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Бутылкофон. Физический эксперимент

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026