ГЕНЕРАТОР ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННЫХ ИМПУЛЬСОВ

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в радиопередающих устройствах, в измерительной технике в качестве источника импульсов, модулированных по частоте.
Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей импульсного генератора.
Известен импульсный генератор, содержащий первый логический элемент НЕ (1), второй логический элемент НЕ (2), конденсатор, два постоянных резистора, один переменный резистор, логический элемент НЕ (3) (фиг. 1) [1].
Недостатком этого известного устройства является то, что при выбранных логических элементах и заданных величинах значений емкости конденсатора и сопротивлений резисторов устройство генерирует прямоугольные импульсы только на фиксированной частоте. Автоматизированное изменение частоты следования импульсов это устройство не осуществляет. Никакой модуляции генерируемой импульсной последовательности это устройство, в принципе, не может осуществлять.
Целью заявленного технического решения является расширение эксплуатационных возможностей устройства.
Достигаемым техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей генератора импульсов, заключающееся в обеспечении последовательности генерируемых импульсов, модулированных по частоте.
Генератор частотно-модулированных импульсов (фиг. 2) содержит логический элемент 2ИЛИ-НЕ (1), логические элементы НЕ (2), (3), (4), (5), буферный логический элемент (11), состоящий из двух последовательно включенных инверторов, два резистора постоянной величины (6), (7), два конденсатора (8), (9), МОП-транзистор (10) с индуцированным каналом, внешний генератор управляющего напряжения (12).
Технический результат достигается тем, что введен МОП-транзистор (10) с индуцированным каналом n-типа, частотная модуляция осуществляется за счет изменения сопротивления канала МОП-транзистора под действием подаваемого на его затвор управляющего напряжения. Выход логического элемента (1) соединен с входом логического элемента (2), выход логического элемента (2) соединен с входом логического элемента (3), выход логического элемента (3) соединен с входом логического элемента (4) и первым выводом резистора (6), выход логического элемента (4) соединен с входом логического элемента (5), выход логического элемента (5) соединен с входом буферного логического элемента (11), первым выводом конденсатора (9) и вторым входом логического элемента (1), первый вход логического элемента (1) является входом сигнала разрешения работы генератора, который в частном случае соединен с общим выводом питания генератора частотно-модулированных импульсов, выход буферного логического элемента (11) является выходом генератора частотно-модулированных импульсов, второй вывод конденсатора (9) соединен с первым выводом резистора (7) и стоком МОПТ (10) с индуцированным каналом n-типа, подложка МОП-транзистора (10) подключена к общей шине генератора импульсов, затвор МОП-транзистора (10) подключен к выходу генератора управляющего напряжения (12), второй вывод резистора (7) соединен со вторым выводом резистора (6) и с первым выводом конденсатора (8), второй вывод последнего соединен с истоком МОП-транзистора (10) и общей шиной генератора импульсов.
Устройство «Генератор частотно-модулированных импульсов» работает следующим образом. Логический элемент 2ИЛИ-НЕ (1) разрешает работу устройства, инверторы (3) и (4) имеют большую величину задержки сигнала за счет увеличенной длины каналов транзисторов, инверторы (2) и (5) предназначены для выравнивания фронтов сигнала, выходной буфер (11) предназначен для формирования резкого фронта выходного сигнала.
Возбуждение генерации импульсов. Первый вывод логического элемента (1) соединен с точкой нулевого потенциала устройства. В первый момент после включения источника постоянного тока на втором выводе логического элемента (1) напряжение равно нулю. Логический элемент (1) представляет собой 2ИЛИ-НЕ, поэтому на выходе логического элемента (1) будет напряжение логической единицы. Это обеспечивает на выходе логического элемента (2) уровень логического нуля, на выходе логического элемента (3) уровень логической единицы, на выходе логического элемента (4) уровень логического нуля, а на выходе логического элемента (5) уровень логической единицы, которая поступая на вход логического элемента (1), обеспечит на выходе логического элемента (1) очередной переход состояния из 1 в 0 и т.д.
экв
экв
экв
Механизм генерации частотно-модулированных импульсов. Цепь, состоящая из параллельно включенных по переменному току сопротивления МОП-транзистора (10) и сопротивления резистора (7), характеризуется эквивалентной величиной сопротивления R. Цепь, состоящая из последовательно соединенных конденсатора (9), эквивалентного сопротивления R и сопротивления резистора (6), представляет собой цепь обратной связи, подающей сигнал с выхода логического элемента (5) на его вход логического элемента (4). Управляющее напряжение внешнего генератора (12) воздействует на затвор МОП-транзистора (10), изменяет сопротивление канала МОП-транзистора (10), поэтому изменяется эквивалентное сопротивление R. Это влечет за собой изменение постоянной времени цепи обратной связи
что приводит к изменению частоты генерации импульсов. Итак, частота генерируемых импульсных колебаний изменяется по закону изменения управляющего сигнала, последовательность импульсов на выходе устройства является модулированной по частоте.
Проведенное моделирование генератора частотно-модулированных импульсов показало, что при вариации напряжения управляющего сигнала от 0 В до +3,3 В частота генерируемых импульсов изменяется от 43,317 МГц до 107,712 МГц. При этом амплитуда импульсной последовательности равна величине напряжения источника питания генератора частотно-модулированных колебаний 3,3 В. Выходной буфер, составленный из двух логических элементов НЕ, обеспечивает улучшение формы (крутизны фронтов) генерируемых импульсов.
ген
зи пор
При замене МОП-транзистора (10) с индуцированным n-каналом на МОП транзистор с индуцированным р-каналом (фиг. 3), подложка МОП-транзистора (10) подключается к положительному выводу источника питания генератора импульсов, затвор МОП-транзистора (10) подключен к выходу генератора управляющего напряжения (12), второй вывод резистора (7) соединен со вторым выводом резистора 6 и с первым выводом конденсатора (8), второй вывод последнего соединен с истоком МОП-транзистора (10) и положительным выводом источника питания генератора импульсов. Это обеспечивает использование инверсного сигнала внешнего управляющего генератора (12) за счет того, что МОП-транзистор с индуцированным р-каналом открывается при |U|>|U| МОП-транзистора (10).
Литература
1. Ю. Виноградов «Так боятся ли комары ультразвука?». Журнал «Радио», №7, 1994. - С. 25.