Générateurs de signaux sur puces CMOS. Schéma, description

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Générateurs de signaux sur puces CMOS. Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique

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Les oscillateurs CMOS sont populaires auprès des radioamateurs. Ils sont utilisés dans la conception d'instruments de mesure, de générateurs d'audiofréquences, de sondes pour vérifier l'état des éléments radio et de cascades d'équipements radio. Cet article décrit trois variantes de tels générateurs, qui peuvent être réalisés sous forme de sondes pour vérifier et régler les composants basse fréquence et haute fréquence de divers équipements.

Généralement, lors de la conception de sondes et de calibrateurs, on utilise des générateurs d'impulsions courtes qui produisent un signal avec un spectre large et uniforme. Un tel signal vous permet de vérifier rapidement les cascades d'équipements radio, aussi bien basse fréquence (LF) que haute fréquence (HF). De plus, plus la durée de l'impulsion est courte, mieux c'est : le spectre est plus large et plus uniforme.

En règle générale, ces générateurs se composent de deux composants principaux : le générateur d'impulsions rectangulaires lui-même et le formateur d'impulsions courtes. En attendant, vous pouvez vous passer d'un shaper spécial, puisqu'il est déjà disponible dans l'élément logique du microcircuit CMOS.

Considérons, par exemple, le circuit de sonde illustré à la Fig. 1. Il s'agit d'un générateur RC bien connu, fonctionnant dans ce cas à une fréquence d'environ 1000 Hz (cela dépend des valeurs nominales des pièces R1, C1). Un signal rectangulaire basse fréquence provient de la sortie de l'élément DD1.2 (broche 4) via le circuit R2C3 vers la résistance variable R4 - ils ajustent en douceur l'amplitude du signal fourni au nœud testé.

Générateurs de signaux CMOS

La sortie d'un signal haute fréquence (impulsions courtes) est quelque peu inhabituelle - le signal provient d'une résistance variable R3 incluse dans le circuit d'alimentation du microcircuit. En déplaçant le curseur de cette résistance, le niveau du signal de sortie haute fréquence est ajusté en douceur.

Considérons le principe de fonctionnement d'un tel shaper selon un circuit simplifié d'un élément logique de la structure CMOS (Fig. 2). Sa base est constituée de deux transistors à effet de champ connectés en série avec une grille isolée et différents types de conductivité de canal.

Générateurs de signaux CMOS

Si une résistance R1 est connectée en série avec les transistors et que des impulsions rectangulaires U1 sont appliquées à l'entrée de l'élément, ce qui suit se produira (Fig. 3).

Générateurs de signaux CMOS

Du fait que la durée du front de l'impulsion ne peut pas être infiniment petite, et aussi du fait de l'inertie des transistors, au moment de l'action du front, il viendra un moment où les deux transistors seront à l'état ouvert État. Ils seront traversés par un courant dit traversant, dont la valeur peut aller de l'unité à des dizaines de milliampères, en fonction du type de microcircuit et de la tension de la source d'alimentation. La résistance générera de courtes impulsions de tension U2. De plus, aussi bien au moment de l'action du front qu'en période de récession. En d’autres termes, la fréquence des impulsions initiales sera doublée.

La résistance de la résistance ne doit pas être importante afin d'éviter de perturber le fonctionnement des éléments du microcircuit. Cela signifie qu'une charge à faible résistance avec une résistance de 50...75 Ohm peut être connectée à la sortie haute fréquence.

Pour le générateur considéré, l'amplitude d'impulsion maximale à la sortie haute fréquence est de 100 ... 150 mV et le courant consommé par la source d'alimentation ne dépasse pas 1,6 mA. Le générateur est conçu pour tester des amplificateurs 3H, des haut-parleurs à trois programmes, des récepteurs radio sur les bandes DV et MW. 4.

Générateurs de signaux CMOS

Il est construit selon le principe décrit ci-dessus, mais le générateur fonctionne à une fréquence de 1 MHz. De courtes impulsions de tension haute fréquence sont formées sur la résistance R3 et transmises via le condensateur C3 aux cascades testées. La dépendance de l'amplitude des harmoniques sur la fréquence est représentée sur la fig. 5 - il diminue de 20 mV à une fréquence de 1 MHz à 12 μb à une fréquence de 80 MHz. ce qui dans la plupart des cas est suffisant pour accomplir la tâche qui attend la sonde. La fréquence de génération est réglée avec précision en sélectionnant les condensateurs C1 et C2. Depuis la source d'alimentation, le générateur consomme un courant d'environ 5 mA.

Générateurs de signaux CMOS

Sur une puce CMOS, il n'est pas difficile d'assembler un générateur combiné - une combinaison des deux conceptions décrites (Fig. 6). Il contient également deux sorties et les modes de fonctionnement sont définis par le commutateur SA1.

Générateurs de signaux CMOS

Dans la position inférieure du contact mobile de l'interrupteur selon le schéma, seul le générateur LF fonctionne, il y aura donc des impulsions rectangulaires à la sortie LF et des impulsions courtes avec une largeur de spectre allant jusqu'à 1,5 MHz à la sortie HF . En position médiane, seul un oscillateur à quartz fonctionne et la sortie RF aura un signal avec une largeur de spectre allant jusqu'à 80 MHz. En même temps, il n'y a aucun signal à la sortie LF. Si le contact mobile de l'interrupteur est déplacé vers la position supérieure, les deux générateurs s'allumeront et celui à quartz sera modulé par le signal du générateur basse fréquence.

Avec un facteur de qualité élevé du résonateur à quartz, le générateur HF peut être mal modulé par le signal du générateur LF. Dans ce cas, vous devez déconnecter la broche 5 de l'élément DD1.3 du commutateur et la connecter à la broche 6, et connecter le fil au commutateur à partir de la broche 8 (il est déconnecté des broches 4 et 9 et de la résistance R5).

La conception de tous les générateurs de sondes peut être quelconque, mais pour leur fonctionnement stable, les connexions entre les pièces doivent être aussi courtes que possible.

Auteur : I. Nechaev, Koursk

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