Due oscillatori CMOS. Schema, descrizione

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Due oscillatori CMOS. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica

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Negli esperimenti con il chip CMOS ampiamente utilizzato K176LA7, l'autore è stato in grado di implementare due semplici generatori, che offriamo ai lettori.

Nella pratica radioamatoriale, spesso è necessario un generatore altamente stabile, ma non è possibile trovare un risonatore al quarzo con la frequenza operativa richiesta. Se è presente un risonatore con una frequenza più alta, è possibile, ad esempio, realizzare un generatore con stabilizzazione della frequenza al quarzo, quindi utilizzare un divisore per ridurlo al valore desiderato. Un tale dispositivo richiede solitamente almeno due microcircuiti. Nel frattempo, quando un radioamatore ha a disposizione un risonatore con una frequenza operativa tre volte superiore a quella richiesta, il problema può essere risolto molto più facilmente. Nel generatore, il cui circuito è mostrato in Fig. 1, l'autore ha utilizzato un risonatore al quarzo con una frequenza di 500 kHz e le oscillazioni quadrate all'uscita del generatore avevano una frequenza di 166,(6) kHz. Puoi prendere risonatori per altre frequenze (da decine di kHz a diversi MHz), ma dovrai selezionare sperimentalmente il condensatore C1 e il resistore R1. (Maggiore è la frequenza, minore dovrebbe essere la valutazione e viceversa).

Ma come funziona un generatore del genere se il quarzo non ha risonanze a frequenze inferiori a quella fondamentale? Ma il fatto è che nella figura mostrata in Fig. 1 generatore RC ha tutte le condizioni per l'autoeccitazione. Infatti, la capacità parallela del quarzo e del supporto del quarzo forma un circuito di feedback positivo e il resistore R1 chiude il circuito DC OOS, che garantisce il funzionamento lineare dei primi due elementi del microcircuito DD1. Selezionando il resistore R1 e il condensatore C1, la frequenza del generatore viene impostata leggermente inferiore alla frequenza operativa del risonatore al quarzo, divisa per tre. I bordi ripidi degli impulsi rettangolari eccitano il risonatore alla prima frequenza fondamentale. La tensione che appare ai suoi terminali con una frequenza di 500 kHz sincronizza l'oscillatore RC e in modo molto preciso e preciso rispetto alla fase.

Due oscillatori CMOS

Tutto questo può essere osservato utilizzando un oscilloscopio collegando una sonda con una piccola capacità di ingresso (in modo da non interrompere il funzionamento del generatore) all'uscita destra del risuonatore al quarzo secondo lo schema. Lo schermo mostra come le onde quadre con una frequenza di 166 kHz si sovrappongono a onde sinusoidali di ampiezza minore con una frequenza di 6 kHz. La banda di sincronizzazione del generatore descritto è piuttosto ampia, quindi fattori destabilizzanti come i cambiamenti in determinati limiti della tensione di alimentazione, della temperatura e dei valori nominali degli elementi non hanno praticamente alcun effetto sul suo funzionamento. La stabilità della sua frequenza è interamente determinata dal risuonatore al quarzo utilizzato.

Un altro generatore, a differenza di quello appena descritto, ha una gamma di sintonizzazione molto ampia, e qui non è necessario parlare di stabilità della frequenza: è completamente (la dipendenza dalla temperatura non è stata studiata) determinata dalla stabilità della tensione di controllo. Il circuito del generatore è mostrato in Fig. 2. Contiene un solo condensatore di blocco, che impedisce alle oscillazioni del generatore di penetrare nel circuito di controllo della frequenza e lo protegge da interferenze esterne. Non partecipa al funzionamento del generatore stesso. Tutti gli elementi del microcircuito sono collegati in serie, i primi tre contengono un generatore e il quarto contiene uno stadio buffer di uscita.

Due oscillatori CMOS

Il circuito di retroazione è formato dalla resistenza R1; essa è negativa per la corrente continua e garantisce quindi un funzionamento lineare degli elementi generatori. In ciascuno di essi, il segnale viene ritardato per un certo tempo e la durata di questo ritardo dipende fortemente dalla tensione di alimentazione: maggiore è, minore è il ritardo. Lo sfasamento delle oscillazioni è proporzionale al prodotto del tempo di ritardo e della frequenza. A una frequenza sufficientemente elevata, lo sfasamento in ciascun elemento del microcircuito raggiunge 60 e in tutti e tre - 180°. Di conseguenza, l'OOS diventa positivo e il generatore viene eccitato a questa frequenza. Quando la tensione di alimentazione aumenta da 3 a 12 V, la frequenza del generatore cambia da circa 300 kHz a 6 MHz, ovvero 20 volte. Il consumo di corrente aumenta da frazioni di milliampere a 2 mA. Affinché il generatore possa coprire, ad esempio, la gamma delle onde medie (500...1600 kHz), la tensione di alimentazione deve cambiare solo da 3,5 a 5 V. La gamma di frequenza può essere modificata selezionando il resistore R1.

Il vantaggio del generatore descritto è la sua eccezionale semplicità e lo svantaggio principale è la forte dipendenza della tensione di uscita dalla frequenza.

Autore: V.Polyakov, Mosca

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