Генератори на КМОП мікросхемах популярні у радіоаматорів. Їх використовують при конструювання вимірювальних приладів, генераторів звукової частоти, пробників для перевірки справності радіоелементів і каскадів радіоапаратури. В пропонованої статті описано три варіанти подібних генераторів, які можуть бути виконані у вигляді пробників для перевірки і налагодження низькочастотних і високочастотних вузлів різноманітної апаратури.
Зазвичай при конструюванні пробників і калібраторів використовують генератори коротких імпульсів, що виробляють сигнал з широким і рівномірним спектром. Такий сигнал дозволяє швидко перевіряти каскади радіоапаратури, як низькочастотні (НЧ), так і високочастотні (ВЧ). Причому чим менше тривалість імпульсів, тим краще - спектр виходить ширше і рівномірніше.
Як правило, подібні генератори складаються з двох основних вузлів: власне генератор прямокутних імпульсів і формувач коротких імпульсів. Між тим можна обійтися без спеціального формувача, оскільки він вже є в логічному елементі мікросхеми структури КМОП.
Розглянемо для прикладу схему пробника, наведену на рис. 1. Це відомий RC-генератор, що працює в даному разі на частоті близько 1000 Гц (вона залежить від номіналів деталей R1, С1). Низькочастотний сигнал прямокутної форми надходить з виходу елемента DD1.2 (висновок 4) через ланцюжок R2C3 на змінний резистор R4 - їм плавно регулюють амплітуду сигналу, що подається на перевіряється вузол.
Вихід же високочастотного сигналу (коротких імпульсів) виконаний кілька незвично - сигнал знімають з змінного резистора R3, включеного в ланцюг живлення мікросхеми. Переміщенням движка цього резистора плавно регулюють рівень вихідного високочастотного сигналу.
Розглянемо принцип роботи такого формувача за спрощеною схемою логічного елемента структури КМОП (рис. 2). Його основа - два послідовно включених польові транзистори з ізольованим затвором і різним типом провідності каналів.
Якщо послідовно з транзисторами включити резистор R1, а на вхід елемента подавати прямокутні імпульси U1, відбудеться наступне (рис. 3).
З-за того, що тривалість фронту імпульсу не може бути нескінченно малою, а також із-за інерційності транзисторів, у момент дії фронту настане такий момент, коли обидва транзистора виявляться у відкритому стані. Через них потече так званий наскрізний струм, значення якого може складати від одиниць до десятків міліампер залежно від типу мікросхеми і напруги джерела харчування. На резисторі будуть формуватися короткі імпульси напруги U2. Причому як в момент дії фронту, так і спаду. Інакше кажучи, відбудеться подвоєння частоти вихідних імпульсів.
Опір резистора не повинно бути великим, щоб уникнути порушення режиму роботи елементів мікросхеми. Це означає, що до високочастотного виходу можна підключати низькоомну навантаження опором 50...75 Ом.
У розглянутого генератора максимальна амплітуда імпульсів на високочастотному вихід становить 100...150 мВ, а споживаний від джерела живлення струм не перевищує 1,6 мА. Генератор розрахований на використання при перевірці підсилювачів 3Ч, трехпрограммных гучномовців, радіоприймачів на діапазонах ДВ, СВ, Щоб перевіряти вузли KB і УКВ приймачів і калібрувати їх шкали, досить зібрати кварцовий генератор за схемою, наведеною на рис. 4.
Він побудований за описаним вище принципом, але генератор працює на частоті 1 МГц. Короткі імпульси високочастотного напруги формуються на резисторі R3 і подаються через конденсатор C3 перевіряються на каскади. Залежність амплітуди гармонік від частоти показана на рис. 5 - вона зменшується з 20 мВ на частоті 1 МГц до 12 мкб на частоті 80 МГц. що в більшості випадків достатньо для виконання стоїть перед пробником завдання. Точно частоту генерації встановлюють підбором конденсаторів С1 і С2. Від джерела живлення генератор споживає струм близько 5 мА.
На одній КМОП мікросхеми неважко зібрати комбінований генератор - поєднання двох описаних конструкцій (рис. 6). Він також містить два виходи, а режими роботи встановлюють перемикачем SA1.
В нижньому за схемою положенні рухомого контакту перемикача працює тільки генератор НЧ, тому на НЧ виході будуть прямокутні імпульси, а на виході ВЧ - короткі імпульси з шириною спектра до 1,5 МГц. У середньому положенні працює тільки кварцовий генератор і на виході ВЧ буде сигнал з шириною спектру до 80 МГц. У той же час на виході сигнал НЧ взагалі відсутня. Якщо рухомий контакт перемикача перемістити у верхнє положення - в роботу включаться обидва генератора, причому кварцовий стане сигналом модулюватися низькочастотного генератора.
При високій добротності кварцового резонатора генератор ВЧ може погано модулюватися сигналом генератора НЧ. В цьому випадку потрібно від'єднати висновок 5 елемента DD1.3 від перемикача і з'єднати з висновком 6, а до перемикача підвести провід від виводу 8 (його від'єднують від висновків 4 і 9 і резистора R5).
Конструкція всіх генераторів-пробників може бути будь-який, але для їх стійкої роботи з'єднання між деталями повинні бути якомога коротші.
Автор: І. Нечаєв, р. Курськ