Чижма С.Н. - Основы схемотехники 2008 (1055377), страница 35
Текст из файла (страница 35)
От указанного недостатка свободен ключ, вьпюлненный на комплементарных 1с каналами противоположной проводимости) МОП-транзисторах (рис.15.19). В этом ключе затворы обоих МОП-транзисторов соединены между собой и образуют входной вывод. Стоки соединяются вместе и образуют выходной вывод, а истоки совместно с подложками подключены соответственно к источнику питания и общей шине.
Рис.! 5.19. Ключ на комплементарных МОП-транзисторах Когда входное напряжение близко к нулю, открыт 1'Т', на входе напряжение, близкое к напряжению источника питания, При увеличении входного напряжения до пороговой величины, большей значения отпирания УТ>., соответственно 1Т> насыщается, а УТ запирается.
В этом случае выходное напряжение будет близко к нулю. 202 Уровень входного напряжения должен быть или достаточно высоким ",; .;Лй низким, чтобы одновременно был открыт только один т ранзистор. Но .:яслй данное условие не выполняется, тогда оба транзисторы приоткрыты, ;::те Ваяодвтса в пРомежУточном состоинии междУ отсечкой и насыщением й'череЗ Них протекает так называемый сквозной ток. Если длительность : ':переднего и заднего фронта входного импульса мала, то сквозной ток проте-,~~ет коррткое время, но и в этом случае он оказывает негативное влияние на работу схе~~ Кдостоинствам комплементарного ключа можно отнести то, что в каждом ''... гщдвух уотановившихся режимов, те, в открытом и закрытом состоянии, (ьюч практически не потребляет ток от источника питания.
Вторым важным достоинством ключа является резкое отличие выходного напряжения в (у)хрмтом состоянии ключа(единицы микровольт) и выходного напряжения в закрытом состоянии (отличается от напряжения питания на микровольты). Это лЗблспечивает высокую помехоустойчивость цифровых схем на комплементарных ключах Важным достоинством комплементарного ключа является его быстроддлйствие. Оно объясняется тем, что разряд и заряд емкости нагрузки Ся прбисходит через соответствующий открытый транзистор (емкость разряжается через транзистор гТ~ и заряжается через гТз). При этом в начале заряда или разряда протекает болыпой ток, который быстро изменяет напряжение на емкости нагрузки В случае если входной сигнал поступает от такого же ключа, то с увели- -" чением уровня входного напряжение увеличивается уровень отпирающего сйвнала на соответствующем транзисторе и тем больше его отпирающий ток Сдедовательно, чем больше напряжение питания, тем выше быстродействие юмплементарного ключа Описанные достоинства — максимально высокое быстродействие при минимальной рассеиваемой мощности выгодно отличают КМОП-ключи от , „других ключей на полевых транзисторах.
Совмещение в одном устройстве :;.;-:-': двухпротиворечивых требований является причиной широкого использования КАП-ключей в устройствах цифровой и импульсной техники ГЛАВА 16 ГЕНЕРАТОРЫ СИГНАЛОВ Генераторомэлектрическнхколебаннйназываютустройство,преобразующее энергию источника питания посюянного нанрюкения в энергию переменных колебаний требуемой формы. В зависимости от формы выходного напряжения различают: генераторы гармонических колебаний и генераторы негармонических колебаний (импульсные генераторы), Любой генератор, независимо от формы выходных колебаний, может работать в одном из двух режимов; режим автоколебаиий и режим внешнего запуска (ждущий), Генератор, работающий в режиме антоколебаний, обычно называют автогенератором. Выходное переменное напряжение на его выходе формируется сразу после подключения напряжения питания и не требует для начала работы подачи внешнего управляющего воэдействия.
Генераторы, работающие в режиме запуска внешними импульсами, после подключения источника питания могут сколь угодно долго находиться в устойчивом состоянии, не формируя выходное переменное напряжение. Прн подаче управляющего сигнала на вход такого генератора, на его выходе формируется выходной сигнал, параметры которого полностью определяются собственными характеристиками устройства. Такой режим работы называют ждущим нли заторможенным.
Большое распространение получили заторможенные мультивибраторы- одновибраторы. Автогенераторцый режим работы применяется в устройствах, используемых в основном в качестве задающих генераторов, а ждущий — в устройствах, преобразующих форму импульсов к требуемому виду. 16.1. Генераторы гармонических колебаний Условия возникновения колебаний. Положительная обратная связь является главной особенностью всех генераторов. Обратимся к структурной схеме ~енератора с положительной обратной связью (рис.16.1). Эта схема аналоги сна соответствующей структурной схеме усилителя с обратной связью.
При рассмотрении обратной связи в усилителях было определено, что коэффициент усиления любого усилителя с обратной связью определяется выражением: (! 6.1) Коос= К !(1 ~ Кт), 204 где К вЂ” коэффициент усиления без обратной связи, а; — величина, , качьтвающая какая часть выходного сигнала возвращается на вход, к.ья в айг ьгвнвтеяе — при ООС, к-» — ПОС.
В случае ПОС может выполняться условие 1„'='-',тр~. = О нли К г = 1, которое дает бесконечное значение для Кссс. Это ,;.-.'.яна гает, что усилитель создает выходной сигнал в отсутствие входного, что ":.' являетсяусловием генерации. Обычно х и 7 зависят от частоты н являются коэ1плексйыми числами. В этом случае условие генерации можно записать в вндвг Ку=1, (в ~- ~(г = 2лти (16.2) (16.3) Где К и (д, у и ((г — соответственно модуль и фаза коэффициента передачи , усилителя и цепи обратной связи, н = О, 1, 2, 3 Выражения 16.2 и 16.3 называются соответственно условиями баланса .я1ыйзгитуд и баланса фаз Усияигпепьное звено К Выход Звено обрагпной связи Рис.16.1.
Структурная схема генератора 205 Если условие самовозбуждения (генерации) выполняется только для одной чЖХЕтьг,та на выходе генератора поддерживается синусондальное напряжение —: это%частоты(именно это характерно для генерагоров гармонических колебаний) ". ЫЛн' это условие выполняется для нескольких частот, то выходное напряжение .. вчваЫВается несинусоидальным, в нем имеется несколько с армоник Из изложенного следует, что генератор гармонических колебаний должен . срйдержать по крайней мере одну частотно-избирательную цепь, которая бы '(ябыспечивала выполнение условия самовозбуждения на заданной частоте.
В 'заВггсимости от вида частотно-избирательной цепи, использующейся в гене° 7д~ЮРе, генератор относят к тому или иному типу. По виду используемой цепи .Разделяют ЕС-, ЛС- и кварцевые генераторы, в которых используются квар:ЦФЬге Резонаторы. В некоторых схемах совместно используются кварцевые ..-Ввойаторы и ЛС-контуры Генераторы с ЯС-фозосдвигающиии цепочками. Схема генератора гармонических колебаний на ОУ с фазосдвигающимн цепочками приведена на рис.16.2.
Рис.16.2. Генератор на ОУ с фазосдвигающими цепочками Чтобы получить колебания, необходима фаэосдвигающая цепь, поскольку усилитель дает сдвиг фазы выходного сигнала относительно входного 180'. Следовательно, для получения ПОС внешняя цепь 1трн цепочки АС) должна сдвигать фазу еше на 180 . Такой трехступенчатый фильтр дает такой сдвиг фаз на частоте 1 .Г 2яйС /б (16.4) 206 Это обеспечивает условие баланса фаз. В связи с избыточностью коэффициента усиления ОУ условие баланса амплитуд обеспечивается без затруднения. Большое входное и малое выходное сопротивления ОУ позволяют осуществить режим практически идеального согласования фазирующей цепи с усилительным звенолп Коэффициент ослабления трехзвенной КС-цепочки на частоте резонанса составляет 1!29, следовательно, для поддержания колебаний усилителю необходимо иметь коэффициент усиления не менее 29.
Гепероторы с мошном Вина. Мостом Вина называют схему, приведенн ую на рис. 16ое Эта схема является наиболее популярной среди схем РС-генераторов. Она обладает достаточно хорошей стабильностью частоты и может давать очень малые искажения, кроме того, фильтр легко перестраивается. При частоте входного сигнала, равной резонансной частоте Х- (16.5) ~ряжение на выходе 1Уямг равно нулю (при ненулевом входном напряжении -цд~). Включая мост Вина в цепь ОС усилителя, можно получить генератор ' ~пгмойических колебаний э я~ Рис.
163. Мост Вина В реальных схемах генераторов необходимо соблюдать условие баланса ьмйпптуд, для этого нужно коэффициент передачи моста Вина сделать нескодько отличным от нуля. Поэтому реально мост работает с некоторым рассогласованием, при кото- -рйм:изменяются указанные на схеме соотношения сопротивлений в резис", тйдном 'плече моста Для генераторов гармонических колебаний важной проблемой является - в1этпматическая стабилизация амплитуды выходного напряжения. Если в схеме '.вецредусм огре вы устройства автоматической стабилизации, устой ч и вая работа .;гвгэератора окажется невозможной. В этом случае после возникновения колебазэфй Вмцлитуда выходного напряжения начнет постепенно увеличиваться, что цр1эведет к насьпцению операционного усилителя.
В результате выходное напря" 'женцетенератора будет отличаться от гармонического. Один из способов устра-. Йявкгя этого эффекта предполагает включение в цепь ООС нелинейных элементов На рис.!б.4. представлена схема генератора с мостом Вина на ОУ с ДРаатрй схемой автоматической стабилизации амплитуды, которую обеспечи ЪФютдиоды р2Э> и ИЭ2 Схема работает следующим образом. Если по каким-либо причинам ам, ФИМуда напряжения на выходе Увыхувеличилась, то увеличится ток, проходящий Через диоды. Это приведет к тому, что у каждого диода уменьшится дифферен.. цчальйое сопротивление и сопротивление на постоянном токе для соответству- «пэцйхмоментов времени.
Это эквивалентно уме~ ~ьшению сопротивления в цепи ':1яежду'выходом ОУ и его инвсртируюшим входом. Это приводит к уменьшению ' ° дФФффнпцента усиления усилителя на ОУ скаженного ООС. В результате выходное -':язцкггряжение уменьшится, возвратившись к исходному значению. Назначение ФРеменного резистора — регулирование амплитуды выходного напряжения 207 Г х Рис.1б.4. Генератор с мостом Вина на ОУ со стабилизацией амплитуды При практическом использовании подобных генераторов желательно нагрузку подключать через дополнительный буферный каскад для исключения влияния нагрузки иа схему генератора. ЬС-генераторах Наиболее распростраиеняьй способ получения высокочастотных колебаний — это применение генератора, в котором ЬС-контур, настроенный на определенную частоту подкшочен к усилительной схеме, чтобы обеспечить необходимое усиление на его резонансной частоте.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
