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:

Чувства кота, ожидаюшего возвращения хозяина 16.07.2026

Многие владельцы кошек уверены, что их питомцы совершенно равнодушны к уходу человека из дома. Считается, что кошки - независимые существа, которые спокойно переносят одиночество и даже радуются, оставаясь одни. Однако испанские специалисты по поведению животных считают, что реальность гораздо сложнее. Реакция кошки на отсутствие хозяина зависит от ее индивидуального характера, степени привязанности к человеку и привычного распорядка дня. Кошки хорошо запоминают ежедневные ритуалы своих владельцев. Они способны связывать определенные звуки - звон ключей, шаги у двери или звук закрывающегося замка - с предстоящим уходом человека. Для одних животных эти сигналы означают возможность спокойно лечь спать, а для других становятся причиной беспокойства и длительного ожидания возвращения хозяина. Таким образом, кошка не просто "не замечает" уход, а активно реагирует на связанные с ним изменения в окружающей обстановке. Исследования поведения кошек показывают, что некоторые из них действи ...>>

Целесообразность приема пробиотиков после курса антибиотиков 16.07.2026

Антибиотики остаются одним из самых мощных инструментов современной медицины в борьбе с бактериальными инфекциями. Однако их действие не ограничивается уничтожением только вредных микроорганизмов. Эти препараты способны существенно влиять на состав кишечной микрофлоры, что часто вызывает вопросы у пациентов: насколько серьезны эти изменения, как долго они сохраняются и нужно ли после курса антибиотиков принимать пробиотики для восстановления. На эти вопросы попытались ответить исследователи, проанализировав имеющиеся научные данные. Во время приема антибиотиков многие люди сталкиваются с неприятными симптомами со стороны пищеварительной системы: тошнотой, болями или спазмами в животе, а также диареей. Такие реакции возникают потому, что препараты воздействуют не только на возбудителей инфекции, но и на полезные бактерии, которые населяют кишечник и участвуют в пищеварении, синтезе витаминов и поддержании иммунитета. Некоторые антибиотики, например азитромицин, могут напрямую влия ...>>

Резкое похудение и возврат веса могут навредить сердцу 15.07.2026

Многие люди, желая быстро избавиться от лишних килограммов, прибегают к строгим диетам с резким ограничением калорий. Достигнув желаемого результата, они часто постепенно или быстро возвращаются к прежнему рациону и прежнему весу. На первый взгляд это кажется лишь вопросом внешнего вида, однако ученые предупреждают: постоянные колебания массы тела могут оказывать негативное влияние на сердечно-сосудистую систему и обмен веществ. Так называемый эффект йо-йо, когда периоды активного похудения сменяются повторным набором веса, становится все более распространенным явлением. Новые исследования указывают на возможную связь между такими циклами и ухудшением работы сердца. Организм способен адаптироваться к изменениям питания, но постоянное повторение резких переходов между ограничением калорий и перееданием создает дополнительную нагрузку на различные системы. В одном из экспериментов на лабораторных животных исследователи моделировали эффект йо-йо, периодически снижая калорийность рац ...>>

Случайная новость из Архива Радиация для электроники опасней, чем думали 04.08.2012 Радиация может причинять электронным устройствам вдесятеро большие повреждения, чем считалось до сих пор. Такой результат был получен с помощью нового метода исследования, который использует сочетание лазеров и акустических волн. Изучение воздействия радиации на структуру используемых в электронике материалов обретает в последнее время особую важность. Поскольку в экстремальных ситуациях, таких, как аварии на атомных станциях, спасатели и ремонтники используют роботизированные устройства для проникновения на зараженную территорию. Поломка такого устройства из-за недооцененного воздействия радиации при выполнении задания может привести к крайне негативным последствиям. Радиация повреждает материалы на атомарном уровне. Современный транзистор содержит миллионы атомов и потому может пережить множество повреждений, прежде чем сломается. Однако размеры микроэлектронных устройств продолжают сокращаться, а если транзистор будет состоять всего из нескольких тысяч атомов, то даже небольшой дефект может привести его в негодность. Старые методики изучения повреждений в электронных материалах ограничены лишь выявлением крупных деформаций атомной решетки. Новый метод впервые позволяет обнаруживать нарушения в положении электронов, которые присоединены к атомам. Чтобы обнаружить подобные нарушения, ученые Эндрю Штайгервальд и Норманн Толк использовали усовершенствованную технологию когерентной акустической фононной спектроскопии (CAPS). Суть новой методики в следующем. "Представим, - говорит Штайгервальд, - что человек плавает в бассейне. Здесь человек это атом, а вода - электроны. Когда другой человек (в нашем случае играющий роль высокоэнергетической частицы) прыгает в бассейн, первый немного пододвигается, освобождая ему место. Эти небольшие изменения в местоположении трудно измерить, поэтому современные технологии их обнаружить не могут". Однако ученые нашли другой способ: обнаружение акустических волн, которые расходятся в стороны в момент удара, отражаются обратно на поверхность и позволяют обнаруживать скрытые дефекты. Новая технология уже преподнесла сюрпризы. Физики проверили ее на арсениде галлия, который широко используется в электронной промышленности. Полупроводник обстреливали атомами неона и обнаружили, что структурные повреждения распространились по объему, содержащему 1 тыс. атомов. Это значительно больше, чем показывали исследования с помощью других методов.

Другие интересные новости:

▪ Старость - это болезнь

▪ Бюджетный телефон LG A290 с поддержкой трех SIM-карт

▪ Океаны греются быстрее, чем предполагалось

▪ Cамый ёмкий жесткий диск для автомобильных систем

▪ Смартфон Samsung Galaxy W с 7" экраном 1280х720

Лента новостей науки и техники, новинок электроники

Интересные материалы Бесплатной технической библиотеки:

▪ раздел сайта Электротехнические материалы. Подборка статей

▪ статья Папарацци. Крылатое выражение

▪ статья Отчего возникают язвы желудка? Подробный ответ

▪ статья Монтажник. Типовая инструкция по охране труда

▪ статья Кварцевый калибратор. Энциклопедия радиоэлектроники и электротехники

▪ статья Хиндийские пословицы и поговорки. Большая подборка

Оставьте свой комментарий к этой статье:

www.diagram.com.ua
2000-2026