Описываемый генератор обеспечивает широкий спектр гармоник сигнала, простирающийся до 500 МГц с дискретностью 100 кГц, 1 или 10 МГц. Его можно применять для калибровки шкал и измерения чувствительности радиоприемных устройств, а также использовать совместно с генератором качающейся частоты для формирования меток.
Схема устройства приведена на рис. 1. На логическом элементе DD1.1 собран задающий генератор на частоту 10 МГц, стабилизированный кварцевым резонатором ZQ1. Его схема достаточно традиционна для генераторов на микросхемах КМОП, однако в нем последовательно с резонатором установлен дроссель L1. Без него генерируемая частота в такой схеме включения оказывается выше номинальной.
К выходу генератора подключены два декадных делителя частоты на микросхемах DD2 и DD3. В серии КР1554 есть счетчики КР1554ИЕ6 с необходимым коэффициентом пересчета, но автору приобрести их не удалось, поэтому делители собраны на двоичных счетчиках, входящих в состав микросхемы КР1554ИЕ23. Элементы микросхемы DD3 обеспечивают сброс счетчиков при достижении ими состояния 10 и соответствующий коэффициент пересчета. Выбор входов счетчиков и выходов для снятия с них сигнала вызван в основном удобством разводки печатной платы.
Элемент DD1.2 - буферный. С его выхода импульсы с частотой, выбранной переключателем SA1 (100 кГц, 1 или 10 МГц), поступают на формирователь, выполненный на элементах DD1.3 и DD1.4. Элемент DD1.3 инвертирует импульсы с задержкой примерно на 3 нс. Поэтому при положительном перепаде на выходе элемента DD1.2 на входах элемента DD1.4 на время задержки устанавливается высокий логический уровень, формируя импульс низкого логического уровня той же длительности. Такие импульсы имеют широкий частотный спектр с дискретностью, определяемой частотой их повторения, которая, как указывалось выше, может составлять10, 1 МГц или 100 кГц.
Конденсатор С6 служит для устранения постоянной составляющей в выходном сигнале, а элементы С7 и R4 несколько обостряют импульсы и выравнивают их спектр.
Напряжение питания генератора 8...12 В, а напряжение, подаваемое на микросхемы, - 5 В, оно стабилизировано стабилизатором DA1. Выходное сопротивление генератора несколько меньше 50 Ом из-за шунтирования резистора R5 выходным сопротивлением элемента DD1.4. Если есть необходимость в выходном сопротивлении 50 Ом, можно увеличить сопротивление резисторов R4 и R5 примерно до 75 Ом, при этом необходимо контролировать выходное сопротивление известными методами.
Генератор собран на печатной плате из стеклотекстолита толщиной 1,5 мм (рис. 2). На стороне установки элементов фольга сохранена и разделена на две части по штриховой линии. Нижняя ее часть играет роль общего провода, верхняя - шины питания. Отверстия, кроме помеченных на рис. 2 крестиками, означающими пайку к фольге общего провода, на стороне установки элементов раззенкованы для исключения возможного контакта с выводами деталей. Кварцевый резонатор в стеклянном корпусе закреплен на плате проволочной скобкой, впаянной в отверстия платы. Для подключения к батарее или блоку питания и подпайки выходного кабеля в печатную плату впаяны штырьки диаметром 1 мм от разъема 2РМ.
Микросхема КР1554ЛА3 достаточно уникальна для применения в формирователе данного устройства - она может быть заменена равноценно лишь на другие микросхемы этой серии, выполняющие функции И-НЕ или ИЛИ-НЕ (в последнем случае неиспользуемый вход элемента DD1.1 следует соединить с общим проводом), или на свой импортный аналог - 74АС00. Можно попробовать заменить ее на КР531ЛА3 или КР1531ЛА3, но результаты такой замены не очевидны. Микросхема КР1554ИЕ23 без переработки печатной платы заменима на К555ИЕ19 или КР1533ИЕ19, в этом случае на место DD3 следует поставить К555ЛА3 или КР1533ЛА3. На место DD2 и DD3 вполне подойдет одна микросхема К555ИЕ20 или два любых счетчика с коэффициентом пересчета 10 - К155ИЕ2, К155ИЕ6, К155ИЕ9, К155ИЕ14 и соответствующие им микросхемы серий К555, КР1533, КР531, КР1531.
В генераторе применены резисторы МЛТ-0,125; конденсаторы - КМ-5 или КМ-6, C3 и С4 - безвыводные К10-17в или другие аналогичные. При их отсутствии допустимо установить и КМ-5 или КМ-6, укоротив, насколько возможно, их выводы. Переключатель SA1 - ВДМ1-2, дроссель L1 - ДМ-1,2.
В случае, если в генераторе все микросхемы КМОП, можно применить стабилизатор на 6 В - КР1157ЕН6, КР1180ЕН6 с любым индексом, а также серий 7806, 78M06 или 78L06. Если генератор встраивается в устройство с подходящим напряжением питания, микросхему DА1 устанавливать не обязательно.
Настройка устройства сводится к установке частоты задающего генератора подбором емкости конденсаторов С1 и С2 и, при необходимости, индуктивности дросселя L1. Контролировать ее следует частотомером, подключенным к выходу элемента DD1.2, чтобы входная емкость и сопротивление прибора не изменяли нагрузки генератора. Стабильность частот генератора меток фактически определяется стабильностью кварцевого резонатора в пределах диапазона рабочей температуры прибора.
Спектр выходного сигнала генератора весьма широк. На рис. 3 приведены зависимости уровня спектральных составляющих от частоты при соответствующей дискретности меток, устанавливаемой переключателем SA1.
До частоты 100 МГц неравномерность амплитуды не более 3 дБ, что позволяет, дополнив генератор аттенюатором, применять его для измерения чувствительности радиоприемных устройств с достаточной точностью. На более высоких частотах спад амплитуды меток составляет около 10...12 дБ на каждые 100 МГц.
Автор: С.Бирюков, г.Москва