Генератор гармонических колебаний на логических элементах с цифровым управлением. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники / Измерительная техника

 Комментарии к статье

Предлагаемый вниманию читателей генератор гармонических колебаний предназначен для применения в различных радиотехнических устройствах с цифровым управлением. Генератор построен на доступной элементной базе и обеспечивает формирование гармонических колебаний со стабильными параметрами. В статье приводится методика расчета генератора.

Функциональная схема генератора представлена на рис. 1.

Рис. 1 Функциональная схема генератора

Для генерации гармонических колебаний требуется выполнение двух условий [1]:

• баланс амплитуд Кос*К=1;
• баланс фаз φ_к+φ_ос=0,2*π.

В качестве усилителя обратной связи Кос применяют, как правило, инвертор с φ_ос = π. В качестве усилителя К целесообразно использовать полосовой фильтр [2], обеспечивающий на резонансной частоте необходимый в данном случае фазовый сдвиг φ_k = π. Высокая крутизна фазовой характеристики фильтра в полосе пропускания обеспечивает формирование колебаний со стабильной частотой, а его избирательные свойства - подавление гармоник.

В качестве полосового фильтра в предлагаемом генераторе использован фильтр [2]. Генератор возбуждается на резонансной частоте полосового фильтра, которая определяется из выражения:

где R (G) и С - сопротивление (проводимость) и емкость времязадающей цепи.

Из выражения (1) видно, что частота генерации пропорциональна проводимости времязадающей цепи, что обеспечивает линейный закон управления частотой.

Схема генератора гармонических колебаний приведена на рис. 2. На элементах DD1.2-DD1.4 выполнен полосовой фильтр, на элементе DD1.1 - усилитель обратной связи и на элементах DD2.1-DD2.4 и RM - матрица сопротивлений с цифровым управлением. Структура фильтра позволяет получать на выходах противофазные напряжения, для чего необходимо использовать дополнительно Uвых2. Входы IN0 и IN 1 являются цифровыми входами управления частотой генерации.

(нажмите для увеличения)

Ниже приведена методика расчета генератора.

1. Зададимся значениями fmin - нижняя частота генерации, Df - шаг перестройки, п - число разрядов двоичного числа сигнала цифрового управления.
2. Принимаем С1=С2=С и R7=R5=R.
3. Зададим значение С и из формулы (1) найдем значение R.
4. Определим значение RM ПО формуле
5. Определим значение fmax по формуле
6. Определим R3 по формуле
7. Определим R2 из соотношения R2= R3/0,7.

На рис. 2 приведены номиналы элементов, полученные в результате расчета по приведенной методике для fmin=1,5 кГц, Δf =1,5 кГц и n=2.

В общем случае, выходная частота равна

где i - номер входа (разряд управляющего слова); аi - значение сигнала на входе управления (лог. 1 или лог. 0); n - разрядность управляющего слова.

Сопротивления в матрице проводимостей определяются по формуле:

При необходимости получения непрерывного закона изменения частоты резисторы RM заменяют сдвоенным потенциометром с сопротивлением Rn и включенным последовательно ему резистором Rдоп. Значения этих сопротивлений находим из формул:

В генераторе можно использовать микросхемы К561ЛА7, К561ЛЕ5 при включении по схеме инверторов. При напряжении питания 3 В генератор потребляет ток 1-3 мА.

Применение аналогичных зарубежных микросхем серий 74АС, 74НС позволит существенно увеличить диапазон рабочих частот, примерно в 10-15 раз.

В случае большой разрядности управляющего слова, в качестве матрицы проводимостей может быть применен двухканальный цифровой потенциометр, например, производства фирмы Microchip (серия МСР42ХХХ). К его несомненным достоинствам можно отнести небольшие размеры, малое потребление и относительно небольшую стоимость.

Литература:

1. Быстрое Ю. А., Мироненко И. Г.Электронные цепи и устройства -М.: Высшая школа, 1989.
2. Онышко Д. Полосовой фильтр на КМОП инверторах. - М.: Схемотехника, 2001, №7.

Автор: Дмитрий Онышко, oda78@pisem.net; Публикация: radioradar.net

Смотрите другие статьи раздела Измерительная техника.

Читайте и пишите полезные комментарии к этой статье.

<< Назад

Последние новости науки и техники, новинки электроники:

Микрогравитация не ослабляет сердечные клетки 09.09.2026

Продолжительное пребывание в космосе подвергает человеческий организм воздействию условий, с которыми он никогда не сталкивается на Земле. Микрогравитация изменяет распределение жидкостей, способствует потере костной и мышечной массы, а космическое излучение способно повреждать ДНК. Особое значение для будущих длительных экспедиций имеет состояние сердечно-сосудистой системы. Новый эксперимент с мышами на борту Международной космической станции показал, что клетки сердечной мышцы могут сохранять силу сокращения даже после нескольких недель пребывания в микрогравитации. Исследователи давно наблюдают за тем, каким образом отсутствие привычной земной гравитационной нагрузки отражается на организме. В космосе жидкости перераспределяются в сторону верхней части тела, позвоночник немного растягивается, из-за чего рост временно увеличивается, а скелетные мышцы постепенно теряют массу и силу. Однако сердечная мышца работает в несколько иных условиях, поэтому специалисты Чикагского университ ...>>

Квантовый процессор IBM Nighthawk R2 09.09.2026

Квантовые компьютеры пока существенно уступают классическим системам в универсальности, однако в специализированных задачах они уже демонстрируют впечатляющие возможности. При этом важна не только вычислительная мощность отдельных кубитов, но и скорость, с которой процессор способен выполнять последовательность квантовых операций. Именно на сокращение таких задержек специалисты IBM сделали ставку при создании нового процессора Nighthawk R2, оснащенного 120 программируемыми кубитами. Главным достижением Nighthawk R2 стала значительно более высокая скорость выполнения квантовых схем. Новый процессор способен обрабатывать более 100 тысяч схем в секунду, тогда как предшествующий Heron выполнял около 4 тысяч. Такой разрыв связан не столько с увеличением количества кубитов, сколько с устранением одного из узких мест квантовых вычислений - длительного промежутка между последовательными запусками программ. В предыдущей архитектуре Heron после завершения вычисления кубит необходимо было и ...>>

Горячие напитки высвобождают миллионы частиц пластика 08.09.2026

Бумажные стаканчики давно стали привычной альтернативой пластиковым: их используют в кофейнях, офисах и заведениях быстрого питания для кофе, чая и других напитков. Однако название "бумажный" не означает, что такая посуда полностью состоит из бумаги. Чтобы стаканчик не размокал, его внутреннюю поверхность покрывают тонким слоем полимера. Исследователи из Университета Квинсленда решили выяснить, что происходит с этими покрытиями при контакте с горячей жидкостью, и обнаружили, что вместе с напитком из них могут высвобождаться чрезвычайно мелкие частицы пластика. В ходе лабораторных экспериментов специалисты изучили два типа одноразовых бумажных стаканчиков. В одном случае внутренняя поверхность была защищена традиционным полиэтиленовым покрытием, а в другом использовался полимер на основе полимолочной кислоты (PLA), который часто рассматривается в качестве более экологичной альтернативы обычному пластику. Полимолочная кислота способна биологически разлагаться при определенных условиях ...>>

Случайная новость из Архива Велодорожка с солнечными панелями 31.10.2014 В Нидерландах будет проложена первая в мире велодорожка, оборудованная солнечными батареями. Если учесть, что в Нидерландах велосипед стал практически основным видом транспорта, подобная идея не кажется такой уж странной. Тем более что Нидерланды на сегодняшний день - лидирующее государство в сфере разработок и применения экологичных источников энергии. Велодорожку, оборудованную солнечными панелями, прокладывает компания TNO. Вначале протяженность инновационного участка велодорожки будет составлять 70 метров. На 12 ноября запланировано торжественное открытие. Уже к 2016 г. протяженность велодорожки с солнечными панелями в городке Кроммени, расположенном в 25 км от столицы Нидерландов, будет увеличена еще на 100 метров. Энергии, вырабатываемой солнечными батареями велодорожки должно хватить для обеспечения электричеством трех жилых домов, расположенных поблизости. В будущем планируется покрыть особыми солнечными панелями большую часть местных дорог. Конструктивно велодорожка состоит из бетонных плит, в которые встроены солнечные модули размером 2,5?3,5 м с высокопрочным стеклянным покрытием. Покрытие выдерживает нагрузку от грузовиков и не разрушается из-за корней деревьев. Дорожное покрытие, кроме того, устойчиво к износу, вызванному дождевой водой, снегом и льдом. Впрочем, у подобных батарей имеется и недостаток: они достаточно быстро загрязняются. Из-за этого производство электроэнергии в таких солнечных батареях меньше на 30% по сравнению с традиционными, расположенными на крышах домов. В перспективе новые дороги смогут производить электроэнергию для домов, электромобилей, светофоров и уличных фонарей. Располагать панели будут таким образом, чтобы учитывать местные потребности в электричестве, и удовлетворять их наилучшим образом. Согласно оценкам специалистов, срок окупаемости инновационных дорог с солнечными панелями - 20 лет.

Другие интересные новости:

▪ Бюджетный смартфон Vivo Y02

▪ Mean Well HLG-600H - супермощный источник питания для LED освещения

▪ У трудоголиков более упитанные дети

▪ Аэростаты с ГЛОНАСС

▪ Регуляторы напряжения с низким падением напряжения (0,4 В)

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Интересные факты. Подборка статей

▪ статья Работник вдохновенный, ремесленник во славу красоты. Крылатое выражение

▪ статья Какое дерево имеет листья, которые сначала желтые или красные, а потом зеленеют? Подробный ответ

▪ статья Остролист. Легенды, выращивание, способы применения

▪ статья Мистика коротких антенн. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Портативная радиостанция на 28 МГц. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026