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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Generatori di segnali su chip CMOS. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Radioamatore principiante I generatori basati su chip CMOS sono popolari tra i radioamatori. Sono utilizzati nella progettazione di strumenti di misura, generatori di audiofrequenze, sonde per verificare la funzionalità di elementi radio e cascate di apparecchiature radio. Questo articolo descrive tre opzioni per tali generatori, che possono essere realizzate sotto forma di sonde per testare e regolare componenti a bassa e alta frequenza di varie apparecchiature. In genere, quando si progettano sonde e calibratori, vengono utilizzati generatori di impulsi brevi per produrre un segnale con uno spettro ampio e uniforme. Tale segnale consente di controllare rapidamente le cascate di apparecchiature radio, sia a bassa frequenza (LF) che ad alta frequenza (HF). Inoltre, quanto più breve è la durata dell'impulso, tanto meglio: lo spettro è più ampio e uniforme. Di norma, tali generatori sono costituiti da due componenti principali: il generatore di impulsi rettangolare stesso e il formatore di impulsi brevi. Nel frattempo si può fare a meno di un driver speciale, poiché è già presente nell'elemento logico del microcircuito della struttura CMOS. A titolo di esempio si consideri il circuito della sonda mostrato in Fig. 1. Questo è un noto generatore RC, che funziona in questo caso ad una frequenza di circa 1000 Hz (dipende dalle prestazioni delle parti R1, C1). Un segnale rettangolare a bassa frequenza viene fornito dall'uscita dell'elemento DD1.2 (pin 4) attraverso la catena R2C3 al resistore variabile R4: regola uniformemente l'ampiezza del segnale fornito all'unità da testare.
L'uscita del segnale ad alta frequenza (impulsi brevi) è resa in modo alquanto insolito: il segnale viene rimosso dal resistore variabile R3, collegato al circuito di alimentazione del microcircuito. Spostando il cursore di questo resistore, il livello del segnale ad alta frequenza in uscita viene regolato in modo uniforme. Consideriamo il principio di funzionamento di tale driver utilizzando uno schema semplificato di un elemento logico di una struttura CMOS (Fig. 2). La sua base sono due transistor ad effetto di campo collegati in serie con un gate isolato e diversi tipi di conduttività del canale.
Se il resistore R1 è collegato in serie con i transistor e gli impulsi rettangolari U1 vengono applicati all'ingresso dell'elemento, accadrà quanto segue (Fig. 3).
A causa del fatto che la durata del fronte dell'impulso non può essere infinitesimale, nonché a causa dell'inerzia dei transistor, nel momento in cui agisce il fronte, arriverà il momento in cui entrambi i transistor saranno nello stato aperto. Attraverso di loro scorrerà la cosiddetta corrente passante, il cui valore può variare da unità a decine di milliampere, a seconda del tipo di microcircuito e della tensione della fonte di alimentazione. Ai capi del resistore si formeranno brevi impulsi di tensione U2. Inoltre, sia al momento del fronte che della recessione. In altre parole, la frequenza degli impulsi originali raddoppierà. La resistenza del resistore non dovrebbe essere elevata per evitare l'interruzione della modalità operativa degli elementi del microcircuito. Ciò significa che all'uscita ad alta frequenza è possibile collegare un carico a bassa impedenza con una resistenza di 50...75 Ohm. Per il generatore considerato, l'ampiezza massima degli impulsi sull'uscita ad alta frequenza è 100...150 mV e la corrente consumata dalla fonte di alimentazione non supera 1,6 mA. Il generatore è progettato per l'uso durante il test di amplificatori 3H, altoparlanti a tre programmi, ricevitori radio sulle bande DV e SV. Per controllare i componenti dei ricevitori HF e VHF e calibrarne le scale, è sufficiente assemblare un oscillatore al quarzo secondo circuito mostrato in Fig. 4.
È costruito secondo il principio sopra descritto, ma il generatore funziona ad una frequenza di 1 MHz. Brevi impulsi di tensione ad alta frequenza vengono formati sul resistore R3 e forniti attraverso il condensatore C3 agli stadi da testare. La dipendenza dell'ampiezza armonica dalla frequenza è mostrata in Fig. 5 - diminuisce da 20 mV alla frequenza di 1 MHz a 12 μb alla frequenza di 80 MHz. che nella maggior parte dei casi è sufficiente per completare il compito rivolto alla sonda. L'esatta frequenza di generazione viene impostata selezionando i condensatori C1 e C2. Il generatore consuma una corrente di circa 5 mA dalla fonte di alimentazione.
Su un chip CMOS non è difficile assemblare un generatore combinato, una combinazione dei due progetti descritti (Fig. 6). Contiene anche due uscite e le modalità operative sono impostate dall'interruttore SA1.
Nella posizione inferiore del contatto mobile dell'interruttore nel circuito, funziona solo il generatore di bassa frequenza, quindi l'uscita a bassa frequenza avrà impulsi rettangolari e l'uscita ad alta frequenza avrà impulsi brevi con un'ampiezza dello spettro fino a 1,5 MHz. Nella posizione centrale funziona solo l'oscillatore al quarzo e l'uscita RF avrà un segnale con un'ampiezza dello spettro fino a 80 MHz. Allo stesso tempo, in uscita non c'è segnale a bassa frequenza. Se il contatto mobile dell'interruttore viene spostato nella posizione superiore, entrambi gli oscillatori si accenderanno e quello al quarzo verrà modulato dal segnale dell'oscillatore a bassa frequenza. Con un fattore di qualità elevato del risonatore al quarzo, il generatore RF potrebbe essere scarsamente modulato dal segnale del generatore LF. In questo caso, è necessario scollegare il pin 5 dell'elemento DD1.3 dall'interruttore e collegarlo al pin 6 e collegare il filo dal pin 8 all'interruttore (è disconnesso dai pin 4 e 9 e dal resistore R5). Il design di tutti i generatori di sonde può essere qualsiasi, ma per il loro funzionamento stabile, le connessioni tra le parti dovrebbero essere le più brevi possibile. Autore: I. Nechaev, Kursk
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