Схема, показанная на рис.1, рекомендуется для построения генераторов, работающих при пониженном напряжении питания. С помощью резистора R2 устанавливается необходимый ток потребления генератора, при котором обеспечивается устойчивое возбуждение схемы.
Рис.1.
Величина этого тока повышается с ростом рабочей частоты и не превосходит, как правило, значения 2,5...5 мА. Сопротивление резисторов R1 и R2 выбирается из условия допустимого шунтирования колебательного контура LC1.
Для практического применения рекомендуемые значения сопротивлений R1 и R2 должны находиться в диапазоне 1...5МОм, при этом указанное выше условие выполняется автоматически. Схема, показанная на рис. 2, рекомендуется для улучшения равномерности параметров выходного сигнала широкодиапазонных генераторов.
Рис.2.
Параметры колебательного контура LC1 определяются из требуемой рабочей частоты по обычной методике.
Отвод в катушке индуктивности L определяется из требуемой рабочей частоты и выходного напряжения и находится в пределах 0,25...0,5 от общего числа витков, считая от нижнего по схеме вывода катушки индуктивности.
Схема, показанная на рис. 3, позволяет реализовывать оптимальные параметры генератора и может быть рекомендована для работы в узком диапазоне частот.
В ряде случаев можно рекомендовать параллельное включение активных элементов. Пример схемы генератора с таким включением показан на рис. 4.
Рис.3.
В генераторе по этой схеме можно добиться еще большего снижения напряжения питания по сравнению с вариантом по схеме на рис. 1.
Так, для микросхем серии К561 это напряжение может составлять 1,8...2,5 В, однако при таком включении возрастает входная емкость активного элемента, что необходимо учитывать при расчете элементов колебательного контура LC1.
Работа описанных выше генераторов была проверена на макетах.
Схемы на рис. 1 и 2 были реализованы на одном активном элементе микросхемы К561ЛН2 с пассивными элементами со следующими параметрами: R1 = R2 = 2,7 МОм, С2 = 1200 пФ, Свых = 33 нФ, R3 = 1 кОм, С4 = 4700 пФ.
Рис.4.
Катушка индуктивности содержала 10+10 витков медного провода диаметром 0,5 мм, намотанных на каркасе диаметром 8 мм без сердечника.
Длина намотки составила 12мм. Для устранения влияния остальных активных элементов их входы подключались к выводу +Un.
Максимальная частота генерации, равная 9,8 МГц, достигалась при емкости С1, равной 50 пФ. Оба варианта генератора испытывались при Un = 5В.
При этом потребляемый ток для генератора, схема которого приведена на рис. 1, составил 5 мА, а для варианта на рис. 2 — 2,5 мА.
Схема на рис. 3 была реализована на одном активном элементе микросхемы 74АС04 (С5 = 33 пФ, С6 = 51 пФ).
Катушка индуктивности с внутренним диаметром 5 мм и длиной намотки 6 мм содержала 7 витков медного провода диаметром 0,35 мм (остальные элементы такие же как и у предыдущих вариантов).
Генератор устойчиво генерировал ВЧ сигнал с частотой 100 МГц при С1 = 10 пФ.
Для построения высокостабильных генераторов можно рекомендовать варианты с кварцевыми резонаторами по схеме на рис. 5.
При применении микросхем К561ЛН2 генератор устойчиво работал на частотах вплоть до 10 МГц. При этом С5 = 56 пФ, а С6 = 62 пФ.
Рис.5.
Для обеспечения генерации на более высоких частотах применялась микросхема 74АС04.
Описанные в статье схемы позволяют повысить предельную частоту генерации по сравнению с типовыми генераторами на инверторах в 4...5 раз. Кроме того, генераторы на инверторах имеют повышенный уровень фазового шума.
К недостаткам генераторов следует отнести невозможность использования остальных активных элементов, размещенных в одном корпусе микросхемы, а также необходимость применения буферного каскада для развязки.
Д. Онышко, А. Журченко
Литература:
1. Д. Онышко. Модуль передатчика на основе быстродействующих цифровых микросхем КМОП
