CMOS芯片上的信号发生器。方案、说明

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CMOS 振荡器深受无线电爱好者的欢迎。它们用于测量仪器、音频发生器、用于检查无线电元件和无线电设备级联健康状况的探头的设计。本文介绍了此类发生器的三种变体，它们可以制成探头的形式，用于检查和调整各种设备的低频和高频组件。

通常，在设计探头和校准器时，使用短脉冲发生器来产生具有宽且均匀频谱的信号。这样的信号可以让您快速检查无线电设备的级联，包括低频 (LF) 和高频 (HF)。此外，脉冲持续时间越短越好——光谱更宽且更均匀。

通常，此类发生器由两个主要组件组成：矩形脉冲发生器本身和短脉冲整形器。同时，您可以不需要特殊的整形器，因为它已经在 CMOS 微电路的逻辑元件中可用。

例如，考虑图 1 所示的探头电路。 1000. 这是一个众所周知的 RC 发电机，在这种情况下以大约 1 Hz 的频率运行（这取决于部件 R1、C1.2 的额定值）。低频矩形信号来自 DD4 元件（引脚 2）的输出，通过 R3C4 电路到达可变电阻器 RXNUMX - 它们平滑地调整提供给被测节点的信号幅度。

CMOS 信号发生器

高频信号（短脉冲）的输出有些不寻常 - 该信号取自微电路电源电路中包含的可变电阻器 R3。通过移动该电阻的滑块，可以平滑地调节高频输出信号的电平。

让我们根据 CMOS 结构逻辑元件的简化电路来考虑这种整形器的工作原理（图 2）。其基础是两个串联的场效应晶体管，具有绝缘栅极和不同类型的沟道导电性。

CMOS 信号发生器

如果电阻器 R1 与晶体管串联，并且将矩形脉冲 U1 施加到元件的输入端，则会发生以下情况（图 3）。

CMOS 信号发生器

由于脉冲前端的持续时间不可能无限小，而且由于晶体管的惯性，在前端动作时，会出现两个晶体管都处于开路状态的时刻。状态。所谓的直通电流将流过它们，其值可以从几个毫安到几十毫安不等，具体取决于微电路的类型和电源的电压。该电阻将产生短电压脉冲U2。而且，无论是在前线行动之时，还是经济衰退之时。换句话说，初始脉冲的频率将加倍。

电阻的阻值不宜过大，以免干扰微电路元件的工作。这意味着电阻为 50...75 欧姆的低电阻负载可以连接到高频输出。

对于所考虑的发生器，高频输出时脉冲的最大幅度为 100 ... 150 mV，并且电源消耗的电流不超过 1,6 mA。该发生器设计用于测试 DV 和 MW 频段上的 3H 放大器、三程序扬声器、无线电接收器。 4.

CMOS 信号发生器

它是根据上述原理构建的，但发生器的工作频率为 1 MHz。高频电压的短脉冲在电阻器 R3 上形成，并通过电容器 C3 馈送到被测级联。谐波幅度与频率的关系如图 5 所示。 20 - 它从 1 MHz 频率下的 12 mV 降低到 80 MHz 频率下的 1 μb。在大多数情况下足以完成探测器面临的任务。通过选择电容器 C2 和 C5 来精确设置生成频率。发电机从电源消耗约 XNUMX mA 的电流。

CMOS 信号发生器

在一个 CMOS 芯片上，组装一个组合发生器 - 两种所描述设计的组合（图 6）并不困难。它还包含两个输出，操作模式由 SA1 开关设置。

CMOS 信号发生器

如图所示，在开关动触头的下部位置，只有低频发生器工作，因此，低频输出端将出现矩形脉冲，高频输出端将出现谱宽高达1,5 MHz的短脉冲。。在中间位置，只有石英振荡器工作，RF 输出将具有频谱宽度高达 80 MHz 的信号。同时，LF输出端根本没有信号。如果开关的活动触点移至上方位置，两个发生器都会打开，石英发生器将受到低频发生器信号的调制。

由于石英谐振器具有高品质因数，因此低频发生器信号对高频发生器的调制效果较差。在这种情况下，您需要将 DD5 元件的引脚 1.3 与开关断开并将其连接到引脚 6，并将电线从引脚 8 连接到开关（与引脚 4 和 9 以及电阻器 R5 断开）。

所有探针发生器的设计可以是任意的，但是为了它们的稳定运行，部件之间的连接必须尽可能短。

作者：I. Nechaev，库尔斯克

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