Генератор на микросхеме

Функциональный генератор, описываемый в этой статье, построен на микросхеме КР580ГФ24, предназначенной для тактирования микропроцессора КР580ВМ80. К достоинствам генератора относится способность работать на частотах до 20 МГц, при этом хорошая форма треугольного напряжения сохраняется до частоты примерно 5 МГц. Недостатком генератора является некоторое изменение амплитуды треугольного напряжения (не более чем в 1,2 раза) при регулировке частоты (с неизменной времязадающей емкостью).

К возможности построения функционального генератора на микросхеме КР580ГФ24 привело исследование формы колебаний на ее выводах XTAL1 и XTAL2, предназначенных для подключения резонатора, вместо которого установлен конденсатор.

Осциллограммы напряжения на выводах XTAL1 и XTAL2 приведены на рис. 1, там же представлена и осциллограмма сигнала OSC. Масштаб по горизонтали — условный, так как период колебаний зависит от емкости конденсатора (при 0,1 мкФ примерно 0,45 мс).

Колебания, формируемые на выводах XTAL1 и XTAL2 микросхемы DD1, поступают на вход дифференциального усилителя, состоящего из транзисторной сборки VT2 и источника тока на транзисторе VT3. Интервал линейного усиления входных сигналов расширен благодаря введению в эмиттерные цепи транзисторов VT2.1 и VT2.2 резисторов R12 и R14 [3]. Дифференциальный каскад усиливает сигнал примерно в 1,3 раза.

Выход дифференциального усилителя подключен к входу эмиттерного повторителя на транзисторе VT4. Кроме того транзистор VT4 совместно с резистором R19 и источником тока на транзисторе VT5 образуют узел сдвига уровня [4], необходимый для устранения постоянной составляющей выходного напряжения. Величина сдвига регулируется изменением тока транзистора VT5 подстроечным резистором R22 или подбором резистора R19. Для облегчения прохождения высокочастотных составляющих резистор R19 зашунти- рован конденсатором С10.

К выходу узла сдвига уровня подключен составной эмиттерный повторитель на транзисторах VT6 и VT7 разной структуры. Сдвиг уровня, вносимый этим каскадом, близок к нулю. Для снижения мощности, рассеиваемой транзистором VT7, его коллектор подключен к источнику +5 В (а не к источнику +12 В). На высокоомной нагрузке обеспечивается размах напряжения около 2,5 В, а на нагрузке 50 Ом — 1,7 В.

С выхода OSC микросхемы DD1 можно снимать импульсы прямоугольной формы ТТЛ уровня с частотой генератора и скважностью 2, а с выхода Ф2ТТL — импульсы ТТЛ уровня частотой, в 9 раз меньшей частоты генератора, и скважностью 9/5.

Регулировка частоты генератора осуществляется посредством управления двумя идентичными источниками тока, выполненными на транзисторах сборки VT1. Регулируя напряжение на соединенных базах VT1 (резистором R3), можно изменять ток их коллекторов, складывающийся внутри микросхемы DD1 с током ее внутренних источников GI1 и GI2 (см. рис. 2). Тем самым достигается изменение частоты генератора в несколько десятков раз.

Резисторы R4 и R10 снижают мощность, рассеиваемую транзисторами сборки VT1, и ослабляют влияние емкости коллектора этих транзисторов на работу генератора.

Цепь R6R7R9 предназначена для регулировки симметрии напряжения треугольной формы при нулевом токе коллектора транзисторов сборки VT1. Необходимость в такой регулировке вызвана тем, что часто попадаются экземпляры микросхемы КР580ГФ24 с заметным неравенством длительности нарастающей и спадающей частей треугольного напряжения.

Резисторы R8, R16, R18, R20, R24 в базовых цепях транзисторов VT1.1, VT1.2, VT3, VT5—VT7 предотвращают паразитную генерацию.

Стабилитрон VD1 — стабилизатор образцового напряжения для источников тока на транзисторной сборке VT1, а VD2 — для источников тока на транзисторах VT3и VT5.



Стабилитрон VD3 снижает мощность, рассеиваемую транзистором VT6, и уменьшает напряжение между коллектором и эмиттером этого транзистора.

Напряжение +12 В на вывод 9 DD1 не подано, поэтому питаемые этим напряжением формирователи выходных импульсов этой микросхемы не работают. Это сделано для того, чтобы устранить искажения треугольного напряжения из-за паразитных связей внутри микросхемы на высших генерируемых частотах.