Генераторы на логических ИМС

Рис. 1.5.1 – Схема генератора, формирующего пачки импульсов

Рис. 1.5.2 – Схема генератора, выполненного на ТТЛ микросхеме

На рис. 1.5.1 изображена схема генератора, формирующего пачки импульсов с частотой повторения около 1 Гц и заполнения около 100 Гц, длительность пачек 0,5 с. Генератор включают подачей уровня 1 на его вход. Первый формируемый импульс возникает сразу после поступления разрешающего сигнала. Частоту импульсов здесь можно определить по формуле f=1/2RC. Если требуется регулировка скважности импульсов то следует разделить зарядно-разрядные цепи конденсаторов, подобно тому как это сделано в схеме на рис. 1.3,б.

а)                                       б)

Рис. 1.5.3,(а, б) – Схемы простых кварцевых генераторов

На рис. 1.5.2 изображена схема аналогичного генератора, выполненного на ТТЛ микросхеме. Частота заполнения здесь около 1000 Гц, длительность пачек 0,2 с. Генератор включают подачей уровня 1 на его вход. Первый формируемый импульс возникает сразу после поступления разрешающего сигнала.

Схемы простых кварцевых генераторов выполненных на ТТЛ и КМОП микросхемах приведены на рис. 1.5.3,б и рис. 1.5.3,а соответственно. Они вполне подходят для большинства практических устройств, однако им все же свойственны некоторые недостатки. Во-первых, генераторы возбуждаются на частоте, значение которой ниже значения частоты кварцевого резонатора, что вынуждает включать последовательно с кварцем подстроечный конденсатор. Во-вторых, их температурно-частотная характеристика (ТЧХ) отличается от ТЧХ кварцевого резонатора, т е. Искажается. В-третьих, частота генераторов очень зависит от напряжения питания, кроме того, в генераторе по схеме на рис. 1.5.3,а в ряде случаев рассеиваемая мощность на кварцевом резонаторе может превышать предельно допустимое значение.

Рис. 1.5.5 – Генератор

Генератор, схема которого приведена на рис. 1.5.5, свободен от перечисленных недостатков и имеет улучшенные технические характеристики. Его рабочая частота отличается от частоты кварцевого резонатора не более чем в 3 • 10-7 раза (у генератора, собранного по схеме Рис. 1.5.3, — в 10 • 10-6). При изменении напряжения питания относительно номинального на ±:10 % изменение частоты не превышает 1 • 10-6(в первом варианте 10 • 10-6). На кварцевом резонаторе рассеивается мощность — не более 1 мВт (в первом варианте — не менее 4 мВт). Частоту генерируемого сигнала можно регулировать в пределах 10 • 10-6 относительно частоты кварца. ТЧХ генератора идентична ТЧХ кварцевого резонатора. Для повышения температурной стабильности генератора, его можно поместить в термостат. Температура термостатирования резонатора и микросхемы — (70±1) °С.

Технические характеристики кварцевого генератора удалось улучшить включением дополнительного резистора параллельно инвертору DD1.3. Как показано на рис. 1.5.5, в точке А генератора действует импульсное напряжение непрямоугольной формы. Это по видимому связано с тем что, что у кварцевых резонаторов на частоте 2…30 МГц динамическое сопротивление кварца составляет единицы-десятки Ом. Поэтому это малое сопротивление оказывает влияние на формирование вершины импульса напряжения в точке А, форма которой, в свою очередь, влияет на частоту возбуждения генератора.

Инвертор DD1 3 с параллельно включенным резистором R4 предназначен для формирования в точке А импульсов напряжения, близких по форме к прямоугольным, и уменьшения тока через кварцевый резонатор. Так как резистор R2 уменьшает коэффициент запаса по возбуждению, то для того, чтобы компенсировать это уменьшение, применена местная положительная обратная связь через резистор R3.

Конденсатор С1 нужен для устойчивого возбуждения генератора на частоте последовательного резонанса кварца. Кроме того, он устраняет «дрожание» фронта и спада импульсов.

Резисторы R1, R4 в генераторе — С2-29-0.1 25, R2 — СП5-16ВА-0,25, R3 — МТЕ-0,125 Конденсатор С1 — КТ-1-М47. Резонатор кварцевый К1-4ИЕ-7800 кГц.