Популярные статьи

BMW 3-series Coupe (Бмв ) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

С сентября 2006 года серийно выпускается БМВ 3-й серии купе (Е92). Невзирая на свое техническое родство с седаном и Touring, купе БМВ 3-й серии имеет

Длительный тест Range Rover Sport: часть вторая

Аш длительный тест Range Rover Sport Supercharged подошел к концу. Первая хорошая новость: машину не угнали! Вторая: несмотря на соблазн, за

Audi E-tron (Ауди ) 2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Audi E-tron, представленный на автосалоне в Детройте в январе 2010 года, совсем не то же самое, что E-tron, который выставлялся осенью на IAA 2009 во

Принципы ухода за АКБ зимой

В зимнее время года при морозной погоде аккумулятор автомобиля испытывает нагрузку намного больше, чем в летнее время. Автовладельцами замеченны

SEAT Toledo (Сиат Толедо) 1998-2004: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Эта модель расширяет присутствие компании SEAT в сегменте рынка престижных автомобилей. Toledo - первый автомобиль компании дизайн которого выполнен

В 2000 г. семейство японских Corolla лишь обновилось. Спрос на эти машины падал и классическая Corolla уже не устраивала японских покупателей. Как

Skoda Octavia (Шкода Октавия) 1996-1999: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Skoda Octavia - это современный переднеприводной автомобиль с поперечным расположением двигателя. На нём может стоять один из пяти моторов концерна

Chrysler PT Cruiser (Крайслер Пт крузер) 1999-2010: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Дебют серийной модели PT Cruiser состоялся в 1999 году в Детройте. Компании Chrysler удалось зацепить ностальгическую струну в душе каждого простого

Примеряем Audi A6 Allroad и A8 Hybrid к нашим дорогам

Компания сыграла на контрасте, представив одновременно две модели, совершенно противоположные по идеологии: сверхэкономичный лимузин-гибрид А8 и

Toyota Tundra Crew Max (Тойота Тундра Crew Max) 2006-2009: описание, характеристики, фото, обзоры и тесты

Toyota Tundra (Тойота Тундра) проектировался как грузовик. Мощный двигатель, основательная рама и большая грузоподъемность... вот что отличает этот

Архив сайта
Облако тегов
Календарь

Генератор, синхронізований резонатором

В.Я. Грошев

Від класичної схеми генератора Пірса описується пристрій (рис.1) зовні відрізняється тільки тим, що в якості підсилювального елемента в ньому використовується не інвертор, а двовходовий логічний елемент КМОП типу. Однак це незначна відмінність визначає не тільки принципово інший характер функціонування генератора, але і забезпечує йому суттєві переваги.

Описується пристрій реалізується не на спеціальному инверторе з лінійної амплітудно-фазової характеристикою, який необхідний для генератора Пірса. В даному випадку використовуються звичайні багатокаскадні інвертори, а саме так виконані стандартні логічні елементи І-НЕ (АБО-НЕ) швидкодіючої КМОП логіки. Наявність додаткових входів у логічних елементів такого типу є виключно корисною властивістю, тому що дозволяє відключати генератор логічним рівнем для економії споживаної ним енергії. Амплітудно-частотна характеристика таких логічних елементів нелінійна і забезпечити їх стійкість при з'єднанні виходу з входом через ланцюг зворотного зв'язку зазвичай неможливо, а саме відсутність самозбудження підсилювального елемента є важливою умовою стійкої роботи генератора Пірса. Тому робити генератори Пірса на подібних логічних елементах не радимо - такі схеми найчастіше не працюють зовсім або працюють вкрай нестабільно. Ще гірше працюють генератори на двох КМОП логічних елементах з декількома входами, використовують послідовний резонанс резонатора.

В описуваному ж пристрої самозбудження схеми без резонатора є корисним, причому при високій вихідній частоті результуюча АЧХ генератора і частота самозбудження представленої на рис.2 схеми визначається як власної АЧХ логічного елемента, так і ланцюгом ООС. Частоту генерації такого генератора в досить широких межах можна регулювати, змінюючи, наприклад, постійну часу ланцюжка R2, C2. Найчастіше конденсатор С1 виявляється непотрібним, так як його функцію виконує вхідна ємність самого логічного елемента. Якщо генератор повинен бути низькочастотним, то схема дещо ускладнюється через відсутність власного зсуву фази у високочастотних логічних елементів на низьких частотах. У такому випадку для забезпечення додаткового зсуву фази в ланцюзі ООС може знадобитися додаткова RC-ланцюжок.

У такому випадку для забезпечення додаткового зсуву фази в ланцюзі ООС може знадобитися додаткова RC-ланцюжок

Якщо тепер в схемі рис. 2 паралельно R1 включити резонатор з робочою частотою, яка відповідає частотою самозбудження генератора, то він починає виконувати функцію синхронізації коливань генератора на власній резонансній частоті. Переконатися в цьому неважко - досить видалити резонатор зі схеми, яка буде як і раніше працювати, але частота генерації зміниться. Синхронізація забезпечується струмом, що проходить через резонатор, і підсумовується зі струмом через резистор R1. У низькочастотних варіантах генератора опір резистора R1 повинно бути достатньо великим, щоб не шунтировать резонатор.

У низькочастотних варіантах генератора опір резистора R1 повинно бути достатньо великим, щоб не шунтировать резонатор

Головною перевагою обговорюваного генератора є значно менша затримка виходу в стаціонарний режим генерації в порівнянні з генератором Пірса. Затримка проявляється лише в часі встановлення точного значення вихідної частоти, що дорівнює власній частоті резонатора, і в часі встановлення стаціонарної форми коливань як після подачі живлення, так і після подачі дозволяючого логічного рівня на керуючий вхід логічного елемента. Умовна форма декількох періодів напруги, що генерується з моменту подачі дозволяючого сигналу показана на рис. 3. На високих частотах і при використанні керамічних резонаторів затримка може взагалі бути відсутнім. На низьких же частотах і при використанні кварцових резонаторів генеруюча частота може встановитися дорівнює власній частоті резонатора через десятки мілісекунд, однак номінали елементів схеми можна підібрати так, що тактова частота відразу після перемикання буде приблизно дорівнює власній резонансній частоті використовуваного резонатора. Важливою перевагою є також те, що на виході логічного елемента формується не синусоїда, а імпульси з достатньою прямокутністю, що виключає необхідність в додаткових каскадах для формування імпульсів. Важливим і дуже корисною властивістю описуваного генератора є також жорстка прив'язка фази напруги, що генерується до фази імпульсу управління в високочастотних варіантах пристрою, що можна використовувати, наприклад, під час декодування сигналів кольорового телебачення.

ВЧ генератори такого типу ідеально підходить для тактирования простих ефективних мікроконтролерів, які використовуються в пристроях з перемикається робочою частотою. Можливий варіант схеми двухчастотного генератора для тактирования мікроконтролера SX52BD , Який використовується в наших розробках, представлений на рис. 4.

Натисніть для збільшення
Натисніть для збільшення

Ємність конденсатора С1 слід вибирати мінімально можливою, тому що вона визначає час включення генератора після подачі дозволяючого рівня на вхід логічного елемента. На рис. 4 ця ємність представлена ​​конденсатором, вбудованим в резонатор (~ 10 пФ). У низькочастотних варіантах генератора ємності С1, С2 можуть становити сотні пикофарад. Наприклад, при частоті кварцового резонатора 100 кГц їх ємність склала 390 і 1200 пФ відповідно, а крім цього потрібна була додаткова RC-ланцюжок з номіналами 1 кОм і 2000 пФ, включена на виході логічного елемента 74HC00 . В принципі можна обмежитися тільки конденсатором, однак при цьому погіршується форма вихідної напруги і збільшується споживана потужність.

Як резонатора в схемі рис. 4 використовуються керамічні резонатори типу ceralock виробництва фірми Murata з робочою частотою 30 МГц. Аналогічні результати виходять при використанні кварцового резонатора на ту ж частоту. Якщо така схема комутується зовнішнім сигналом, то це дозволяє миттєво обробляти бистропротекающие процеси без зайвих затримок і додаткового споживання потужності, що ні піддається реалізації на жодному контролері нового покоління з численними схемами внутрішнього тактирования при використанні їх вбудованих ресурсів.

Томськ