16.4.1. Генератор на инверторах

Типичная схема МВ на микросхеме 564ЛН2 и диаграмма его работы показаны на рис. 16 .6. ЛЭ D1.1 работает в линейном режиме. Колебания возникают и поддерживаются за счет ПОС, создаваемой конденсатором C1.

Генератор работает следующим образом. Пусть U₄ = E, тогда U₃ = 0 и конденсатор C1 начинает заряжаться через резистор R2. При U₁ = U_п происходит переключение инверторов, в результате U₂ = U₄ = 0; U₃ = E, при этом напряжение превышает напряжение питания Е. На входах ЛЭ микросхем 564 серии стоит защитная диодная цепочка. Поэтому если последовательно с входом D1.1 включить резистор R1 = 10…20 кОм, то нарушения режима работы ЛЭ по входному напряжению не произойдет.

Минимальное сопротивление R2 определяется наименьшим значением выходного тока . Его можно найти по формуле

.

Рис. 16.6. Генератор на инверторах: схема (а), диаграмма работы (б)

Примерное значение частоты генератора определяется выражением , где размерности величин имеют вид R2 [кОм]; С1 [нФ]; f [кГц].

16.4.2. Генератор на лэ исключающее или

Частота генерации МВ приведенного на рис. 16 .7, а определяется цепью R2, C1. Резистор R1 предохраняет эту цепь от превышения допустимого уровня напряжения на входе D1.1 в моменты переключений. Ориентировочно частоту генерации можно определить по формуле . Если элементы имеют размерности R2, кОм; С1, нФ; то частота измеряется в кГц. Резистор R1 выбирают в диапазоне 10–20 кОм. Минимальное сопротивление резистора R2 ограничивается выходным током.

Работа генератора основана на заряде и разряде конденсатора C1 через резистор R2 и аналогична работе генератора (рис. 16 .6). Однако данный генератор имеет худшие выходные параметры, по сравнению с генератором (рис.16.6). Во-первых, напряжения U₁, U₂ превышают как Е, так и становится отрицательным относительно общей шины (рис. 16 .7, б). Превышение напряжений логических уровней вызвано тем, что на конденсаторе C1 в момент переключения из 0 в 1 и из 1 в 0 имеется остаточное напряжение, которое суммируется (вычитается) с напряжением U₃. Во-вторых, на заднем фронте U₄ наблюдается генерация за счет протекания сквозных токов, поэтому данный генератор потребляет большую мощность.

Рис. 16.7. Генератор на ЛЭ ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ:

схема (а); диаграмма работы (б)

Дополнительная цепь V1, R3 обеспечивает управление скважностью импульсов. Без этой цепи скважность импульсов генератора равна 2, так как время заряда конденсатора примерно равно времени его разряда, вследствие того, что конденсатор C1 заряжается и разряжается через одно и то же сопротивление R2. Если включить цепь V1, R3, то время заряда конденсатора C1 будет определяться цепью R2, C1, а время разряда C1 и R2 || R3.

Следовательно, время разряда будет меньше времени заряда конденсатора C1. В результате напряжение U₄ будет иметь широкие импульсы, а напряжение U₃ – узкие. Если полярность диода поменять на противоположную (V2), то конденсатор C1 будет заряжаться по цепи: R2 || R3, C1, а разряжаться через резистор R2. Соответственно изменятся и диаграммы напряжений U₃, U₄.

Отметим что этот МВ (рис. 16 .7, а) работает и на микросхеме ТТЛ (133ЛП5), если R1 = 0, а 0,5 кОм ≤ R2 ≤ 1,5 кОм. В генераторах с КМОП ИС частоту можно перестраивать, изменяя параметры в широком диапазоне как R, так и C. В генераторах на ТТЛ ИС сопротивление можно менять в значительно более узком диапазоне, так как может не хватить усиления по току при большом сопротивление R2 или нарушится работоспособность ИС при малом сопротивление R2. Поэтому в генераторах на ТТЛ ИС частоту генератора можно изменять, в основном, выбором C. Стабильность частоты генераторов на КМОП ИС в диапазоне температур − 60˚С…+ 85˚С значительно выше, чем у генераторов на ТТЛ ИС.