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:

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 27" 5K монитор Philips Brilliance 275P4VYKEB 12.09.2015 Для тех, кому 4К уже кажется мало, компания Philips решила выпустить монитор с разрешением побольше - 5К (5120 х 2880 точек). Модель Philips Brilliance 275P4VYKEB обладает диагональю 27 дюймов и построена на базе PLS-матрицы с плотностью пикселей 217,57 ppi и глубиной цвета 10 бит. Монитор имеет широкий охват цветового пространства (100% SRGB и 99% Adobe RGB) и поддерживает технологию Flicker free, ответственную за отсутствие мерцания на всех уровнях яркости. Таким образом, данная модель не способствует быстрой утомляемости глаз. Philips Brilliance 275P4VYKEBМаксимальная заявленная яркость дисплея составляет 300 кд/кв.м, контрастность - 1000:1, углы обзора - 178 градусов по вертикали и горизонтали, а время отклика - 8 мс. Что касается интерфейсов - Philips Brilliance 275P4VYKEB оснащен двумя разъемами DisplayPort 1.2 и тремя портами USB 3.0, один из которых предназначен для быстрой зарядки мобильных устройств. Правда, производитель не уточняет какая технология для этого используется. Возможно речь идет о Quick Charge 2.0. У Philips Brilliance 275P4VYKEB есть функция Pivot, что позволяет использовать монитор в портретном режиме. А благодаря поддержке стандарта креплений VESA, устройство можно повесить на стену. Также в мониторе имеются встроенные стереоколонки (мощностью 2 Ватт каждая), 2-мегапиксельная веб-камера и микрофон. Потребление электроэнергии составляет около 69 Ватт, а в режиме ECO - около 45 Ватт.

Другие интересные новости:

▪ Водоблок EK-Vector RX 5700 + XT

▪ Климат в эксперименте

▪ Гравитация не просачивается в другие измерения

▪ Биоразлагаемые контейнеры из салата

▪ Язык и цветовое зрение

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электронные справочники. Подборка статей

▪ статья От всех болезней нам полезней солнце, воздух и вода. Крылатое выражение

▪ статья Почему иудеям нельзя было покупать тамагочи? Подробный ответ

▪ статья Отвертка. Справочник

▪ статья Хромовая клеевая масса. Простые рецепты и советы

▪ статья Воздушные линии электропередачи напряжением выше 1 кВ. Прохождение ВЛ по населенной местности. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026