Генератор вч на микросхеме: Russian HamRadio — Генераторы ВЧ на микросхемах КМОП.

Russian HamRadio — Генераторы ВЧ на микросхемах КМОП.

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

Принципиальные схемы генераторов на микросхеме К155ЛАЗ

На микросхемах серии K155ЛA3 можно собирать низкочастотные и высокочастотные генераторы небольших размеров, которые могут быть полезны при проверке, ремонте и налаживании различной радиоэлектронной аппаратуры. Рассмотрим принцип действия ВЧ генератора, собранного на трех инверторах (рис. 20.9). Конденсатор СІ обеспечивает положительную обратную связь между выходом второго и входом первого инвертора необходимую для возбуждения генератора. Резистор Rl обеспечивает необходимое смещение по постоянному току, а также позволяет осуществлять небольшую отрицательную обратную связь на частоте генератора. В результате преобладания положительной обратной связи над отрицательной на выходе генератора получается напряжение прямоугольной формы. Изменение частоты генератора в широких пределах производится подбором емкости СІ и сопротивления резистора Rl. Генерируемая частота равна fген = 1/(С1 * R1). С понижением питания эта частота уменьшается. По аналогичной схеме собирается и НЧ генератор подбором соответствующим образом СІ и Rl.

Рис. 20.9. Структурная схема генератора на логической микросхеме

Исходя из вышеизложенного, на рис. 20.10 представлена принципиальная схема универсального генератора, собранная на двух микросхемах типа K155ЛA3. Генератор позволяет получить три диапазона частот: 120…500 кГц (длинные волны), 400…1600 кГц (средние волны), 2,5…10 МГц (короткие волны) и фиксированную частоту 1000 Гц.

На микросхеме DD2 собран генератор низкой частоты, частота генерации которого составляет примерно 1000 Гц. В качестве буферного каскада между генератором и внешней нагрузкой используется инвертор DD2.4. Низкочастотный генератор включается выключателем SA2, о чем свидетельствует красное свечение светодиода VD1. Плавное изменение выходного сигнала генератора НЧ производится переменным резистором R10. Частота генерируемых колебаний устанавливается грубо подбором емкости конденсатора С4, а точно — подбором сопротивления резистора R3.

Рис. 20.10. Принципиальная схема генератора на микросхемах К155ЛАЗ

Детали

Генератор ВЧ собран на элементах DD1.1…DD1.3. В зависимости от подключаемых конденсаторов С1…СЗ генератор выдает колебания соответствующие КВ, СВ или ДВ. Переменным резистором R2 производится плавное изменение частоты высокочастотных колебаний в любом поддиапазоне выбранных частот. На входы инвертора 12 и 13 элемента DD1.4 подаются колебания ВЧ и НЧ. В результате чего на выходе 11 элемента DD1.4 получаются модулированные высокочастотные колебания. Плавное регулирование уровня промодулированных высокочастотных колебаний производится переменным резистором R6. С помощью делителя R7…R9 выходной сигнал можно изменить скачкообразно в 10 раз и 100 раз. Питается генератор от стабилизированного источника напряжением 5 В, при подключении которого загорается светодиод VD2 зеленого свечения.

В универсальном генераторе используются постоянные резисторы типа МЛТ-0,125, переменные — СП-1. Конденсаторы С1…СЗ — КСО, С4 и С6 — К53-1, С5 — МБМ. Вместо указанной серии микросхем на схеме можно использовать микросхемы серии К133. Все детали генератора монтируют на печатной плате. Конструктивно генератор выполняется исходя из вкусов радиолюбителя.

Настройка

Настройку генератора при отсутствии ГСС производят по радиовещательному радиоприемнику, имеющему диапазоны волн: КВ, СВ и ДВ. С этой целью устанавливают приемник на обзорный КВ диапазон. Установив переключатель SA1 генератора в положение КВ, подают на антенный вход приемника сигнал. Вращая ручку настройки приемника пытаются найти сигнал генератора. На шкале приемника будет прослушиваться несколько сигналов, выбирают наиболее громкий. Это будет первая гармоника. Подбирая конденсатор С1, добиваются приема сигнала генератора на волне 30 м, что соответствует частоте 10 МГц. Затем устанавливают переключатель SA1 генератора в положение СВ, а приемник переключают на средневолновый диапазон. Подбирая конденсатор С2, добиваются прослушивания сигнала генератора на метке шкалы приемника соответствующей волне 180 м. Аналогично производят настройку генератора в диапазоне ДВ. Изменяют емкость конденсатора СЗ таким образом, чтобы сигнал генератора прослушивался на конце средневолнового диапазона приемника, отметка 600 м. Аналогичным способом производится градуировка шкалы переменного резистора R2. Для градуировки генератора, а также его проверки, должны быть включены оба выключатели SA2 и SA3.

Литература: В.М. Пестриков. Энциклопедия радиолюбителя.

ВЫСОКОЧАСТОТНЫЕ ГЕНЕРАТОРЫ В УСТРОЙСТВАХ НА МИКРОСХЕМАХ

Высокочастотные генераторы предназначены для генерации сигналов синусоидальной, прямоугольной или иной формы высокой частоты. Высокочастотные генератоы используют для настройки радиоэлектронного оборудования, в качестве задающих генераторов с фиксированной настройкой или с перестройкой по диапазону для радиопередающих устройств, в качестве гетеродинов радиоприемных устройств.

Высокочастотные кварцевые генераторы (рис. 37.1, 37.2) [37.1], собраны с использованием быстродействующего компаратора LT1394 фирмы Linear Technology [37.2]. В схемах применены резонаторы АТ-среза. В первом генераторе кристалл возбуждается на основной (первой) гармонике, Βό втором — на третьей гармонике кварцевого резонатора.

Проблему создания сетки стабилизированных кварцевыми резонаторами частот можно решить, воспользовавшись схемой, приведенной на рис. 37.3 [37.3]. При использовании микросхемы LT1384 устройство работает в диапазоне частот 1 —15 МГц. Работоспособность схемы со снижением верхней граничной частоты генерации сохраняется при применении более доступных по частотным характеристикам микросхем. В качестве переключателя кварцевых резонаторов можно использовать аналоговые ключи.

Генератор на микросхеме MCI648 (фирма Motorola), рис. 37.4, управляемый напряжением, может при подборе LC-элементов работать до частот порядка 225 МГц.

Рис. 37.3. Схема переключаемого кварцевого генератора

Добротность катушки индуктивности должна быть не менее 100.

Микросхемы серии МАХ260х, где х — 5, 6, 7, … и т. д., предназначены для работы в качестве генераторов ВЧ с электронной перестройкой частоты. Схема представлена на рис. 37.5 [37.4]. Генераторы на их основе содержат минимальное количество навесных элементов.

Параметры навесного элемента (индуктивности)

и диапазоны рабочих частот микросхем серии МАХ260х                                                      Таблица 37.1

Рис. 37.4. Схема ВЧ генератора на микросхеме МО648, управляемого напряжением

Параметры внешнего частотозадающего элемента (катушки индуктивности) и диапазоны рабочих частот микросхем этой серии приведены в табл. 37.1.

Микросхемы серии МАХ260х способны работать на трансформаторную, резистивную или индуктивную нагрузки, как представлено в схеме на рис. 37.6.

Схема одного из типовых вариантов включения микросхем серии МАХ260х приведена на рис. 37.7.

Рис. 37.5. Эквиволентноя схема микросхем серии МАХ260х и способ их включения в качестве ВЧ-генератора с электронной перестройкой частоты

Микросхема МАХ2620 развивает серию микросхем МАХ260х, но выполнена в ином корпусе. Микросхема предназначена для работы в качестве ВЧ-генератора (рис. 37.8) на диапазон частот 10—1050 МГц. Она имеет два выхода с повышенной нагрузочной способностью. Микросхема может применяться в мобильных радиотелефонах на диапазон 900 МГц, в иных радиопередающих и приемных устройствах. Напряжение питания микросхемы — 2,7—5,25 В. Напряжение управления SHDN — 0,6/2,0 В.

Рис. 37.6. Варианты подключения выходных цепей микросхем серии МАХ260х: а — трансформаторная нагрузка; б — резистивная нагрузка; в — индуктивная нагрузка

Рис. 37.7. Типовая схема включения микросхем серии МАХ260х в качестве ВЧ-генератора

ВЧ-генераторы (рис. 37.9) предназначены для работы на частоте 10 МГц. Для варианта LC генератора индуктивность катушки L должна быть 2,2 мкГн, емкость конденсаторов С4 и С5 увеличена до 270 пФ, СЗ — до 150 пФ.

Микросхема МАХ2754 (фирма Maxim) разработана для использования в передающих устройствах, работающих в диапазоне частот

2,4     ГГц: устройства промышленного, научного и медицинского назначения [37.5]. Пример использования этой микросхемы в качестве ЧМ передающего устройства показан на рис. 37.10 [37.6].

Рис. 37.9. Схемы ВЧ генераторов на микросхеме МАХ2620 на частоту 10 МГц

Напряжение питания микросхемы — 2,7—5,5 В при потребляемом токе до 20 мА. Выходной ЧМ-сигнал соответствует полосе частот 1,2 ГГц. Поэтому для работы в диапазоне частот 2,4 ГГц используют удвоитель частоты.

Перестройка центральной частоты производится регулировкой потенциометра R6: при изменении напряжения Vt (Типе) на ножке 2 микросхемы DA1 в пределах от 0,4 до 2,4 В выходной сигнал, снимаемый с ножки 7, меняется по частоте от 1050 до 1270 МГц.

Изменение модулирующего напряжения Vm (Mod) на ножке 4 микросхемы в тех же пределах изменяет частоту выходного сигнала на 1 МГц (крутизна преобразования 500 кГц/В). Сопротивления R1—R4 обеспечивают начальное напряжение на ножке 4 микросхемы в 1,4 В. Так, при использовании источника питания напряжением 5 В, номиналы этих элементов следующие: Rl=480 Ом, R2=100 Ом, R3=220 Ом, R4=270 Ом.

Для систем связи и управления все чаще используют частотный диапазон 2,4 ГГц. Схема перестраиваемого в диапазоне 2,4—2,5 ГГц генератора, выполненного на специализированной микросхеме DAI МАХ2750, показана на рис. 37.11 [37.7]. Для питания генератора используют стабилизированный источник питания. Характеристики аттенюатора, выполненного на резисторах R5—R7, приведены в табл. 37.2.

Рис. 37.Ί0. Схема ЧМ передатчика на диапазон 1,2(2,4) ГГц с использованием микросхемы МАХ2754

Рис. 37. П. Схема генератора сигналов на диапазон 2,4—2,5 ГГц

Характеристики аттенюатора                                                                                   Таблица 37.2

Выходной уровень, dBm	Ослабление, dB	R6, Ом	R5, R7, Ом
-3	0	0	—
-5	2	10	470
-10	7	47	130
-15	12	100	82,5
-23	20	243	61,9

Шустов М. А., Схемотехника. 500 устройств на аналоговых микросхемах. — СПб.: Наука и Техника, 2013. —352 с.

Схемы Генераторов — Паятель.Ру — Все электронные схемы

КАТЕГОРИИ СХЕМ СПРАВОЧНИК ИНТЕРЕСНЫЕ СХЕМЫ

Схема генератора на микросхеме КР1533АП3   Микросхема КР1533АП3 выполнена по ТТЛШ технологии и представляет собой два четырёхразрядных магистральных передатчика с инверсией входной информации и возможностью перевода выходов в высокоимпедансное состояние. Собственный ток потребления микросхемы 10…25 мА. Выходы умощнены по сравнению со стандартными, микросхема способна работать на относительно низкоомную или большую ёмкостную нагрузку, максимальный выходной ток может достигать 112 мА. Подробнее… Схема приставки к генератору ВЧ   Схема несложной приемной приставки к генератору ВЧ, которая практически представляет собой трехдиапазонный приемник прямого преобразования, работающий в диапазонах 7, 14 и 21 МГц, у которого в качестве генератора плавного диапазона используется лабораторный генератор ВЧ. Переключателя диапазонов в привычном смысле слова здесь нет. На входе имеется двухзвенный LC-фильтр, перестраиваемый сдвоенным переменным конденсатором С3 в широких пределах, охватывающих все три вышеуказанных диапазона. Подробнее… Схема задающего генератора на микросхеме   Микросхемы серии 74НС и 74LVC относятся к быстродействующей КМОП-логике. В них сочетаются такие преимущества высокоскоростной ТТЛ логики, как высокое быстродействие, относительно большие выходные токи, и преимущества КПОМ-логики, — низкий ток потребления в статическом режиме, высокое входное сопротивление. Реально, микросхемы этих серий могут работать на частотах до 150 МГц и выше. Это позволяет на их основе строить задающие генераторы KB и УКВ передатчиков. Подробнее… Генератор ЗЧ — Своими руками   Обычно генератор ЗЧ строят на основе усилителя, охваченного цепью обратной связи. В генераторе гармонических колебаний эта цепь должна быть частотно избирательной. По этому чаще всего применяют мост Вина и двойной Т-мост. Для получения минимального коэффициента нелинейных искажений элементы моста подбираются с особой тщательностью, а если генератор перестраиваемый, задача еще больше усложняется, нужно сохранить баланс во всем диапазоне частот. Подробнее…

САМЫЕ ПОПУЛЯРНЫЕ СХЕМЫ ТЕГИ

ВЧ генератор с умножением частоты | Radio-любитель

Макет в сборе

Макет в сборе

Всем здравствуйте. В последнее время для получения стабильной частоты ВЧ-сигнала используются доступные микросхемы с прямым цифровым синтезом — DDS ( Direct Digital Synthesis). Во многих простых схемах, где широкая сетка выходных частот не требуется, проще и дешевле использовать встроенные умножители частоты.

Основным элементом описанного генератора является микросхема умножения ICS512, которая использует фазовую петлю ФАПЧ (фазовая автоподстройка частоты). Блок-схема, поясняющая принцип работы микросхемы, показана на рисунке.

Бок схема микросхемы

Бок схема микросхемы

Это простой и дешевый способ генерации сигналов LOCO (Low Cost Oscillator), заменяющий генератор во многих электронных устройствах. Очень простое схемотехническое решение с минимальным количеством внешних элементов, позволяет дублировать тактовую частоту на множители × 2, × 2,5, × 3, × 3,333, × 4, × 5, × 5,333, × 6, × 8 кварцевого резонатора (микросхема имеет встроенный генератор), а также от внешнего генератора.

Выход микросхемы буферизуется, а выходной сигнал характеризуется небольшим джиттером (50 пс), быстрым наращиванием (1 нс) и хорошей симметрией (обычно 49 … 51%). Выбор конфигурации логического уровня на выводах 6 и 7 (сигналы S0 и S1). На выходе CLK (вывод 5) получен логический сигнал CMOS соответствующим образом продублированной входной частотой ICS512 предназначен для работы в расширенном температурном диапазоне (от -40 до +85 C) и заключен в 8-контактный корпус SOIC (реже встречается в других корпуса), а расположение выводов показано на рисунке.

Назначение выводов микросхемы

Назначение выводов микросхемы

Микросхема может работать с кварцевым резонатором с частотой от 5 до 27 МГц, а при подключении сигнала от внешнего источника его частота может находиться в диапазоне 2 … 50 МГц. Согласно данным технической документации, максимальная выходная частота микросхемы составляет 200 МГц, а напряжение питания 3 … 5,5В при среднем потреблении тока 20 мА. Возможные рабочие состояния микросхемы ICS512 приведены в таблице: 0 = GND, 1 = + V, NC — не подключен, CLK — частота выходного сигнала.

Таблица1

Таблица1

Принципиальная схема высокочастотного генератора показана на рисунке.

Схема высокочастотного генератора

Схема высокочастотного генератора

Модель устройства тестировалась с керамическими резонаторами 3,58 МГц и переменным конденсатором с максимальной емкостью 250 пФ. Полученные значения выходной частоты показаны в таблице.

Таблица2

Таблица2

Базовый сигнал диапазона 80м в диапазоне 3,49 … 3,61 МГц также можно снять с выхода генератора REF (вывод 4). Микросхема может использоваться для построения аналоговых антенных анализаторов и телеграфных передатчиков или простых приемопередатчиков с прямым преобразованием частоты любительских диапазонах.

Конечно, при управлении кварцем, подключенным к микросхеме ICS512, элементы транзисторного генератора не монтируются на плате, поэтому стоит знать, что аналогичные микросхемы ICS501, ICS502 и ICS511 также имеются в продаже, различаясь только множителями и частотными диапазонами генерируемых сигналов.

Их применение немного отличается, но печатная плата достаточно универсальна.

Печатная плата

Печатная плата

Множители и максимальные частоты выходных сигналов для отдельных микросхем, следующие:

• ICS501 (fmax 160 МГц): × 2, × 3, × 3,125, × 4, × 5, × 5,3125, × 6, × 6,25, × 8

• ICS502 (fmax 160 МГц): × 2, × 2,5, × 3, × 3,3, × 4, × 5.

• ICS511 (fmax 200 МГц): × 2, × 2,5, × 3, × 3.333, × 4, × 5, × 5.333, × 6, × 8

Точные данные этих микросхем доступны во всемирной сети. Всем спасибо за внимание.

Генераторы сигналов (от звуковых до высоких частот)

ADRF5024 – это отражающий однополюсный ключ на два направления (single-pole double-throw, SPDT), изготавливаемый по кремниевой технологии.

Компонент работает в полосе частот от 100 МГц до 44 ГГц, обеспечивая уровень вносимых потерь менее 1.7 дБ и коэффициент развязки 35 дБ. ADRF5024 поддерживает работу с мощностями радиочастотных (РЧ) входных сигналов на входе до 27 дБм, как при сквозном тракте, так и в режиме “горячей” коммутации.

ADRF5024 потребляет ток 120 мкА от источника отрицательного напряжения питания −3.3 В и всего 14 мкА от источника положительного напряжения питания +3.3 В. Линии управления компонента совместимы с логическими уровнями КМОП и LVTTL (низковольтная ТТЛ).

ADRF5024 совместим по выводам с ADRF5025 – версией, имеющей низкую частоту среза и работающей в диапазоне частот от 9 кГц до 44 ГГц.

Порты РЧ сигналов ADRF5024 согласованы с характеристическим сопротивлением 50 Ом. При применении в сверхширокополосных продуктах дополнительной оптимизации характеристик вносимых потерь и потерь на отражение в области высоких частот можно достичь путем согласования с импедансом РЧ линий передачи. Дополнительную информацию см. в разделах Electrical Specifications (Электрические Спецификации), Typical Performance Characteristics (Типичные Характеристики) и Applications Information (Информация о Применении) технического описания.

ADRF5024 выпускается в отвечающем требованиям RoHS 12-контактном корпусе LGA (land grid array), имеющем габариты 2.25 мм × 2.25 мм, и способен работать в температурном диапазоне от −40°C до +105°C.

Области применения

• Промышленные сканеры
• Контрольно-измерительная аппаратура
• Инфраструктура сетей сотовой связи: 5G, миллиметровый диапазон
• Военные средства радиосвязи, радиолокации и радиоэлектронного противодействия
• Радиорелейные линии диапазона СВЧ и спутниковые терминалы с очень маленькой апертурой антенны (VSAT)

Простой генератор сигналов НЧ и ВЧ

Простой генератор сигналов низкой и высокой частоты предназначен для налаживания и проверки различных приборов и устройств, изготовляемых радиолюбителями.

Генератор низкой частоты вырабатывает синусоидальный сигнал в диапазоне от 26 Гц до 400 кГц, который разделен на пять поддиапазонов (26…240, 200…1500 Гц: 1.3…10, 9…60, 56…400 кГц). Максимальная амплитуда выходного сигнала 2 В. Коэффициент гармоник во всем диапазоне частот не превышает 1,5%. Неравномерность частотной характеристики — не более 3 дБ. С помощью встроенного аттенюатора можно ослабить выходной сигнал на 20 и 40 дБ. Предусмотрена также плавная регулировка амплитуды выходного сигнала с контролем ее по измерительному прибору.

Генератор высокой частоты вырабатывает синусоидальный сигнал в диапазоне от 140 кГц до 12 МГц (поддиапазоны 140…340, 330…1000 кГц, 1…2,8,2,7…12МГц).

Высокочастотный сигнал может быть промодулирован по амплитуде сигналом как с внутреннего генератора НЧ. так и с внешнего.

Максимальная амплитуда выходного напряжения 0,2 В. В генераторе предусмотрена плавная регулировка выходного напряжения с контролем амплитуды по измерительному прибору.

Напряжение питания обоих генераторов 12 В.

Принципиальная схема прибора показана на рис. 1.

Генератор низкой частоты построен на основе хорошо известной схемы. Частоту генерируемого сигнала изменяют сдвоенным конденсатором переменной емкости С2. Применение блока конденсаторов переменной емкости для генерации низких (30…100 Гц) частот потребовало высокого входного сопротивления усилителя генератора. Поэтому сигнал с моста поступает на потоковый повторитель на полевом транзисторе V1, а затем на вход двухкаскадного усилителя с непосредственными связями (микросхема А1). С выхода микросхемы сигнал подается на выходной эмит-терный повторитель на транзисторе V3 и на вторую диагональ моста. С резистора R16 сигнал подается на выходной делитель напряжения (резисторы R18-R22) и на измерительный прибор PU1. по которому контролируют амплитуду выходного сигнала.

На полевом транзисторе V2 собран каскад стабилизации амплитуды выходного напряжения, работающий следующим образом. Выходной сигнал с эмиттера транзистора V3 выпрямляется диодами (V4, V5), и постоянное напряжение, пропорциональное амплитуде, выходного сигнала, подается на затвор транзистора V2, играющего роль переменного сопротивления. Если, например, по каким-либо причинам (изменилась или температура окружающей среды или напряжение питания и т. п.) амплитуда выходного сигнала увеличилась, то увеличится и положительное напряжение, поступающее на затвор транзистора V2. Динамическое сопротивление канала транзистора также увеличится, что приведет к увеличению коэффициента отрицательной обратной связи в микросхеме А1, коэффициент усиления последней уменьшится, что приведет к восстановлению амплитуды выходного сигнала.

Связь между истоковым повторителем на транзисторе V1 и входом микросхемы А1 гальваническая. Это позволило исключить переходный конденсатор большой емкости и улучшить фазовую характеристику генератора. Подстроечным резистором R12 устанавливают оптимальный коэффициент передачи.

Генератор высокой частоты выполнен на трех транзисторах V10-V12. Задающий генератор собран на транзисторе V11, включенном по схеме с общей базой. Каскад каких-либо особенностей не имеет. Требуемый диапазон выбирают переключением контурных катушек. Внутри поддиапа-зона частоту плавно изменяют конденсатором переменной емкости С14. Выходной каскад представляет собой эмиттерный повторитель на транзисторе V12. Сигнал на него подают с части витков контурной катушки, что дополнительно уменьшает влияние нагрузки на стабильность частоты генератора.

С резистора R35 высокочастотное напряжение поступает на выпрямитель (диоды V13, V14), и выпрямленное напряжение через резистор R37 поступает на измерительный прибор PUI, по которому контролируют напряжение выходного сигнала.

На транзисторе V10, включенном по схеме с общим эмиттером, собран модулирующий каскад. Его нагрузкой является задающий генератор. Таким образом, задающий генератор работает при переменном напряжении питания, поэтому и амплитуда выходного напряжения генератора также меняется, в результате чего происходит амплитудная модуляция. Такое построение генератора позволило получить глубину модуляции от 0 до 70%. Низкочастотный сигнал на модулятор можно подавать как с внутреннего, так и с внешнего генератора.

Питаются оба генератора от выпрямителя со стабилизатором (рис. 2), выполненного по типовой схеме.

Оба генератора и сетевой источник питания выполнены в виде отдельных блоков, установленных в общем корпусе. Общим для генераторов является также и измерительный прибор PU1. Блок высокочастотного генератора закрывают экраном из латуни.

Катушки генератора ВЧ намотаны на каркасах от контуров ПЧ телевизора «Старт-3» с карбонильными подстроечниками. На рис. 3 приведены эскизы каркасов катушек. Их намоточные данные даны в таблице. Катушки L1. L2, L3 наматывают внавал, а катушку L4 — виток к витку. Трансформатор Т1 применен готовый от радиолы «Эфир-М». При самостоятельном изготовлении трансформатора его следует намотать на сердечнике Ш16Х24. Сетевая обмотка для напряжения 220 В должна содержать 2580 витков провода Г1ЭВ-2 0,15, вторичная — 208 витков провода ПЭВ-1 0,59.

Puc.3

Шкалы прибора наклеены на диски диаметром 90 мм, которые вместе со шкивами верньерного устройства закреплены на осях конденсаторов переменной емкости.

Обозначение по схеме	Число витков	Провод
L1 L2 L2 L4	200+390 74+146 28+54 10+21	ПЭВ-1 0,12 ПЭВ-1 0,15 ПЭВ-1 0.23 ПЭВ-1 0,35

Вместо транзистора КП103Л можно применить КП102Е. Эта замена может даже несколько улучшить параметры генератора.

Налаживание генератора НЧ начинают с подбора резистора R11. Для этого размыкают цепь R12, R13. Высокоомным вольтметром измеряют напряжение на входе микросхемы А1 (вывод 4). Затем, подбирая резистор R11 в пределах от 300 Ом до 1,5 кОм, добиваются такого же напряжения на истоке транзистора V1. Если этого не удается сделать, следует подобрать транзистор V1. (Может получиться так, что подобрать такой транзистор не удасться, тогда следует развязать по постоянному току вход микросхемы с истоком транзистора V1, включив в разрыв цепи конденсатор емкостью 50 мкФ.) Восстановив разомкнутую цепь, изменяют сопротивление резистора R12 так, чтобы получить на выходе генератора сигнал без искажений, контролируя его форму по осциллографу. При дальнейшем уменьшении сопротивления этого резистора должно наступить симметричное ограничение сигнала. Установив амплитуду выходного сигнала около 2 В и подобрав необходимое сопротивление резистора R17 в цепи PU1, налаживание генератора НЧ считают законченным.

Налаживание генератора ВЧ начинают с модулирующего каскада. Подбирая резистор R23, устанавливают на коллекторе транзистора V10 напряжение 6,2 В. Налаживание задающего генератора состоит в подборе резистора R31 в цепи положительной обратной связи. При этом по осциллографу контролируют форму выходного сигнала. Делают это на низкочастотном поддиапазоне. Если позволяют параметры осциллографа, проверку делают и на других частотных поддиапазонах. Затем подбирают резистор R37 в цепи измерительного прибора.

Завершив налаживание блоков и проверив их работу во всех поддиапазонах, приступают к подбору элементов частотозадающих цепей и достижению необходимого перекрытия, после этого прибор градуируют по одной из методик, неоднократно описанных в радиотехнической литературе и журнале «Радио».

В. УГОРОВ, г. Ульяновск

(Р11/78)

ERASynth Micro — генератор радиочастотных сигналов с открытым исходным кодом

ERASynth Micro — это недорогой генератор радиочастотных сигналов с открытым исходным кодом с питанием от USB от ERA Instruments.

ERASynth Micro — генератор сигналов с открытым исходным кодом и впечатляющими характеристиками. Это может себе позволить каждый, включая производителей, хакеров, студентов, радиолюбителей и пользователей SDR. ERASynth Micro может получать питание от порта USB и оснащен ЖК-интерфейсом для автономного использования без компьютера или телефона. Он может генерировать радиочастотные сигналы с низким фазовым шумом из 12.От 5 МГц до 6,4 ГГц с двойной архитектурой ФАПЧ.

Особенности и характеристики

• Архитектура: Двойной контур ФАПЧ с дробным коэффициентом деления
• Диапазон частот: от 12,5 МГц до 6,4 ГГц
• Диапазон амплитуд: от -50 до +15 дБм
• Фазовый шум: -115 дБн / Гц на выходе 1 ГГц и отстройке 10 кГц
• Время переключения частоты: 1 мс (типичное)
• Ссылка: Сверхнизкий уровень шума 50 МГц VCXO с синхронизацией до ± 500 частей на миллиард TCXO
• MCU: ATMEGA32U4 (как в Arduino Micro)
• Интерфейсы:
  • Модуль сенсорного дисплея (3.2 ”Nextion NX4024T032)
  • Micro-USB для ввода питания и последовательного доступа
  • REF In (SMA) для входа внешнего опорного сигнала
  • REF Out (SMA) для опорного выхода 10 МГц
  • RF выход (SMA)
  • Разъем расширения: вход внешнего триггера, вход внешней модуляции, вход микрофона, GPIO (I2C) и SPI
• Модуляция: AM, FM, импульсная (внутренняя и внешняя)
• Размер: 57 мм x 118 мм x 23 мм
• Вес: <120 г (включая ЖК-экран)
• Потребляемая мощность: 5 В
• Потребляемая мощность: <2 Вт
• Корпус: Литой пластиковый корпус
• Открытый исходный код: схема , встроенный код Arduino, исходный код ЖК-экрана и набор команд RS-232

Создателей / Хакеров:

Генераторы ВЧ сигналов

— это дорогостоящее испытательное оборудование, используемое в основном профессиональными инженерами.ERASynth Micro стремится устранить ценовой барьер и сделать качественный синтез радиочастотных сигналов доступным для всех, особенно для производителей.

Студенты:

ERASynth Micro предназначен для всех, кто хочет узнать, как работают генераторы сигналов. Поскольку это открытый исходный код и открытая схема, студенты или все, кому интересно узнать о внутренних деталях синтеза сигналов, могут извлечь выгоду из ERASynth Micro. Вы можете узнать намного больше с помощью реверс-инжиниринга и взлома, чем вы можете научиться за целый год инженерной школы стоимостью 50 тысяч долларов в год.Изучение конструкции испытательного оборудования превратило Джима Уильямса в одного из лучших аналоговых инженеров в мире. Усовершенствованный дизайн ERASynth Micro, безусловно, научит вас нескольким приемам работы с радиочастотами.

Специалистов:

Профессиональные инженеры сочтут ERASynth Micro очень хорошей альтернативой многим существующим генераторам сигналов.

Проект доступен на CrowdSupply, и до его реализации осталось 26 дней. ERASynth Micro Early Bird стоит 189 долларов.

Разработка гребенчатого генератора на основе шагового восстанавливающего диода

Загрузите эту статью в формате PDF.

Задача разработки умножителей частоты и гребенчатых генераторов традиционно связана с такими проблемами, как низкая выходная мощность, неожиданные паразитные частоты и колебания. Однако программное обеспечение автоматизированного проектирования (САПР) может решить эти проблемы. Целью данной работы является прогнозирование поведения нелинейного ступенчато-восстановительного диода (SRD) в цепи генератора гармоник. Таким образом можно добиться высокой корреляции между результатами моделирования и измеренными данными.

Отображение после обработки гармонически богатого частотного спектра на выходе было произведено с помощью программного обеспечения Microwave Office. Выходные гармоники и их соответствующие величины были графически отображены для данной единственной входной частоты. Кроме того, была исследована форма выходного сигнала во временной шкале.

Схемотехника

Программное обеспечение

Microwave Office было использовано для разработки полной гребенчатой ​​схемы и изготовления нескольких схем. Результаты испытаний полностью согласуются с прогнозируемым компьютером выходным спектром.Выходная мощность каждой гармоники была измерена, что продемонстрировало согласие с результатами моделирования. Выходной спектр отображает 12 гармоник без паразитных частот или колебаний.

SRD был выбран для этой конструкции из-за его нелинейных свойств и способности достигать хорошего умножения частоты более высокого порядка и быстрой генерации импульсов. Он использует диффузионную емкость для накопления заряда, что обеспечивает быстрое время переключения. В этой конструкции используется входной фильтр нижних частот, обеспечивающий согласование импеданса с диодом.

1. Схема моделирования гребенчатого генератора включает все элементы схемы. (Щелкните изображение, чтобы увеличить)

В то время как большинство умножителей используют выходной полосовой фильтр «звонка» для подавления нежелательных гармоник, эта конструкция использует все генерируемые гармоники — требуется широкий диапазон. Это значительно упрощает конструкцию, делает ее недорогой и простой в изготовлении.

Нелинейное поведение описано в модели диода, представленной в списке моделей компонентов Microwave Office.Свойства модели вручную устанавливаются на соответствующие значения, соответствующие опубликованному диоду Metelics (теперь MACOM), который был выбран для этой конструкции.

Свойства диода

Цепи умножителя (и гребенчатого генератора)

имеют реактивную оконечную нагрузку на высшие гармоники на выходном порте. Следовательно, мощность частично отражается и рекомбинируется, чтобы произвести более сильные гармоники. Коэффициент демпфирования SRD является одним из основных драйверов в конструкции умножителя частоты или гребенчатого генератора.Он определяется следующим образом:

Ï ›= (1 / 2R _L ) (аккредитив _d ) ^1/2

, где L — индуктивность диода, C _d — обратная емкость диода, а R _L — сопротивление нагрузки.

Хороший практический диапазон для коэффициента демпфирования (Ï ›) составляет от 0,4 до 0,5. Если демпфирование слишком низкое, могут возникнуть проблемы со стабильностью. Если он слишком высокий, выходной импульс станет слишком длинным.

2. Это фото собранного гребенчатого генератора.

Другими параметрами, важными при выборе диода, являются напряжение обратного пробоя (V _b ), обратная емкость (C _d ), время жизни неосновных носителей заряда (τ _n ) и время перехода (T _t ).

В хорошем умножителе или гребенчатом генераторе T _t всегда должно быть меньше, чем длина выходного импульса (T _p ), определяемая как:

T _p = π / ω _n

, где ω _n — входная частота.

Срок службы носителей должен быть достаточно большим, чтобы обеспечить рекомбинацию во время зарядки диода. Практическое руководство:

τ _n > 10 / F _дюйм

, где F _в — входная частота.

Время жизни носителей (τ _n ) также должно быть достаточно большим, чтобы обратный ток накапливал высокий уровень заряда. Затем при прямом смещении чрезвычайно быстрый переход в состояние высокого импеданса создает гармонически богатый выходной сигнал.

Значение теплового сопротивления диода θ _jc необходимо для определения рабочей температуры диода. Превышение температуры опорной плиты составляет:

.

ΔT = (θ _jc ) (P _дюйм )

Выбор диода

Для этой конструкции был выбран диод MMD 840-C11. Его опубликованные параметры:

• Напряжение пробоя: 15 В

• Емкость диода: от 0,2 до 0,4 пФ

• Срок службы носителя: 15 нс

• Время перехода: 35 пс

• Термическое сопротивление: 60 ° C / Вт

Достигнут хороший компромисс между параметрами диода, что делает его хорошим кандидатом для этого применения.Поставщик предоставил подробные значения свойств Spice, которые были введены в библиотечную модель.

Схема гребенчатого генератора

Схема и схема показаны на рис. 1 и 2 соответственно. Все элементы схемы, использованные при оптимизации этой конструкции, можно увидеть на схеме. Все соединительные провода, заземление через отверстия, детали схемы и свойства материалов были включены в модель схемы.Производитель индуктора предоставил параметры Spice, используемые для спиральных индукторов. Схема была настроена и оптимизирована так, чтобы все гармонические сигналы до 12-й гармоники были сильными. Схема была построена на подложке из оксида алюминия толщиной 15 мил с диэлектрической проницаемостью 9,9.

3. Показаны уровни гармоник, спрогнозированные программой моделирования.

С точки зрения моделирования, Рис. 3 показывает предсказанные компьютером уровни гармонического сигнала. На рис. 4 представлена ​​форма выходного сигнала, отображающая «мгновенное» действие.

Тестирование

Были построены и измерены десять цепей. Данные соответствуют прогнозируемым уровням гармоник. Все схемы заработали сразу после первого включения питания. Это было отрадно и дань уважения программному обеспечению Microwave Office. Не было потрачено времени на поиск неисправностей в цепях для неожиданных проблем, таких как нестабильность, то есть сбои выходных сигналов на треугольные спектры «рождественской елки». Рабочие характеристики схемы были стабильными и предсказуемо протестированы в диапазоне температур от –40 до + 85 ° C.

4. Действие «привязки» можно увидеть в форме выходного сигнала, прогнозируемой программным обеспечением.

Обширные испытания и характеристики были выполнены на двух цепях, серийные номера 03 и 04. Обе они были измерены в широком диапазоне температур: –40, +5, +25, +50 и + 85 ° C. Кроме того, уровни входной мощности варьировались от +19 до +28 дБмВт. Остальные восемь контуров были испытаны при температуре окружающей среды.

Затем схемы были запущены в производство. Данные испытаний всех схем согласуются с данными, представленными в этой статье. На рисунке 5 представлены графические данные измеренной схемы гребенчатого генератора (порядковый номер 04).

5. Эти графики иллюстрируют измеренные уровни гармоник гребенчатого генератора.

Заключение

Генератор гребенок был успешно создан с использованием методов нелинейного моделирования. Реализованная топология поддерживала создание нескольких гармоник от одного диода. Результаты измерений находятся в тесной корреляции с смоделированными значениями. На этапе проектирования было изготовлено несколько схем гребенчатого генератора.Согласованность между каждой из схем подтвердила надежность конструкции. Таким образом, использование программного обеспечения для нелинейного моделирования Microwave Office привело к созданию схемы гребенчатого генератора, которая точно предсказывала 12 гармоник.

Благодарность

Я хотел бы поблагодарить Джо Вонга и Чанг Ли за их предыдущую работу и идеи о гребенчатых генераторах. Джо Вонг занимался самыми ранними проектами, а Чанг Ли работал со мной в выполнении этой работы.

Кимберли Рене Альварес — консультант на сайте www.микроволновая печьandrfconsulting.com.

Каталожные номера:

Уэйн Томас, Р. Клейтон Смит и Кипп Шон, «Гребенчатый генератор с превосходной равномерностью гармоник до 40 ГГц», Лаборатория пикосекундных импульсов, Боулдер, Колорадо, 80301

«Генерация импульсов и сигналов с помощью ступенчатых восстанавливающих диодов», примечание к приложению Agilent 918.

«Генерация гармоник с использованием ступенчатых восстанавливающих диодов и модулей SRD», примечания к приложению Agilent 920.

Джордж Х. Штауфер-младший, «Усовершенствуйте разработку умножителя частоты с диодным ступенчатым восстановлением», RF Design , июнь 1999 г.

Генератор сигналов

Развитие генератора сигналов в период с 1960 по 1980 год

Развитие генератора сигналов в шестидесятые годы было относительно медленным. Для объяснения этого можно перечислить ряд причин. Во-первых, к концу пятидесятых годов в каталоге Hewlett Packard уже было множество генераторов сигналов, идеально соответствующих потребностям рынка.606, 608 и 612 были современными источниками сигналов для измерения характеристик приемников RF, VHF и UHF того времени. Серии 610 и 620 удовлетворяли то же самое требование для низких и высоких частот микроволнового спектра. Все эти генераторы использовали вакуумную лампу или задающий генератор клистрона с высокой добротностью или схемами настройки резонатора, фундаментальная конструкция которых обеспечивала низкий уровень шума и высокую спектральную чистоту выходного сигнала.

Настоящий рывок вперед потребует сохранения хотя бы этих качеств и, если возможно, устранения некоторых недостатков в вакуумной лампе, таких как, например, плохая стабильность из-за рассеивания тепла.Очевидным решением был транзистор, но транзистор появился на свет в 1960 году. Первые доступные коммерческие транзисторы имели очень плохие высокочастотные характеристики и очень далеко не удовлетворяли требованиям линейки продуктов HP Signal Sources. Поэтому, чтобы компенсировать эту слабость, подразделение HPA компании Hewlett Packard сделало значительные инвестиции в исследования и разработки для производства СВЧ-транзисторов с наивысшими характеристиками на рынке в течение 60-х годов. Исследования и разработки подразделения HPA не ограничивались транзисторами, поэтому довольно быстро подразделением HPA была произведена полная линейка современных микроволновых компонентов.Барьер Шоттки, PIN, шаговое восстановление и диоды IMPATT для использования не только в приборах HP, но и в бытовых, промышленных и высоконадежных приложениях.

Это собственное технологическое мастерство было бы большим подспорьем для HP в 70-е годы, чтобы сохранить свое лидерство, несмотря на растущую конкуренцию. Ноу-хау HP в области дискретных компонентов естественным образом перерастет в отрасль интегральных схем и окажет значительное влияние на линейку продуктов Signal Sources и на новое производство компьютеров HP вплоть до конца века.

1962, последняя эволюция клистронного осциллятора

Генератор сигналов HP 8614A

Генераторы сигналов HP 8614A и HP 8616A

Механическая сложность осциллятора клистрона нашла свое последнее достижение с генераторами сигналов 8614A и 8616A, представленными в 1962 и 1963 годах соответственно.

Модель 8614A была описана в июльском выпуске журнала Hewlett Packard Journal за 1963 год. Он работает в диапазоне от 800 до 2400 мегациклов, а 8616A, представленный в каталоге 1963 года, охватывает от 1800 до 4500 мегациклов. Оба генератора обеспечивают выходную мощность РЧ, которая является практически постоянной (в пределах ± 0,5 дБ) во всем их диапазоне, а частота и затухание устанавливаются на цифровых дисках прямого считывания. Плоский выходной сигнал достигается с помощью автоматической внутренней системы выравнивания и устраняет необходимость в повторной настройке выходной мощности при каждом изменении частоты, что упрощает выполнение многих измерений.

Точность, стабильность и воспроизводимость клистроновых генераторов с резонаторной настройкой в ​​решающей степени зависели от качества их механической конструкции и конструкции. Механические соединения с элементами управления на передней панели сначала включали настройку плунжера полости и обычно требовали нелинейного механизма. В резонаторе 8614A, показанном ниже, использовался кулачковый привод, чтобы соответствовать кривой настройки клистрона.

, вид изнутри

HP 8614A

Достаточно не стабильный? … Закрой !

Вернувшись в шестидесятые годы и ожидая, пока транзистор улучшит свои высокочастотные характеристики, было потрачено много инженерных усилий на разработку схем, чтобы компенсировать слабость вакуумной лампы.
Первым шагом было найти способ повысить стабильность и точность существующих генераторов сигналов, и это было целью синхронизатора 8708A, анонсированного в 1966 году.

Синхронизатор HP 8708A

Синхронизатор HP 8708A — это стабилизатор частоты с фазовой синхронизацией, который позволяет получить стабильность кварцевого генератора в генераторах сигналов 606B или 608F.Фазовая синхронизация устраняет микрофонный эффект и дрейф, в результате чего стабильность частоты составляет 2 x 10E-7 за 10 минут, что в 250 раз больше, чем у автономного генератора HP 608. 8708A включает сверхтонкий верньер частоты, который может настраивать опорный генератор в диапазоне +/- 0,25%, обеспечивая возможность установки частоты до 2 частей на 10E7. Это обеспечивает очень стабильный, но настраиваемый генератор сигналов для удовлетворения критических характеристик, необходимых для SSB и узкополосного приемника. Значительные преимущества однополосной передачи уступили классической AM к концу шестидесятых.

УКВ-генератор HP 3200B

УКВ-генератор HP 3200B

Одним из последних генераторов VHF, использующих только электронные лампы, был 3200B, произведенный HP в 1966 году. HP 3200B представлял собой недорогую очень упрощенную версию генератора 608 для тестирования приемников и усилителей, а также управляющих мостов, щелевых линий, антенн и сетей фильтров.

Модель 3200B может также служить в качестве гетеродинного генератора для гетеродинных детекторных систем и в качестве источника маркера для систем с качающейся частотой. 3200B покрывает диапазон частот от 10 до 500 МГц в шести диапазонах. Максимальная выходная мощность составляла 25 милливатт на частотах до 500 МГц, а диапазон ослабления 120 дБ был достигнут с помощью аттенюатора Waveguide-Beyond-Cutoff. Дополнительный пробник с удвоением частоты HP 13515A обеспечивает дополнительный частотный диапазон от 500 до 1000 МГц.

Анимационный дисплей: панорамный вид главного генератора HP 3200B

Генератор HP 8601A — Подметально-уборочная машина

Генератор-подметально-уборочная машина HP 8601A

HP 8601A — это, прежде всего, генератор развертки, но развитие транзисторной технологии 1969 года дало ему некоторые характеристики генератора сигналов, которые начали конкурировать с предыдущими источниками сигналов на электронных лампах.

Каталог 1969 года представляет HP 8601A как универсальный широкополосный источник «Два инструмента в одном». Охватывая от 100 кГц до 110 МГц, генератор / подметальная машина 8601A сочетает в себе высокую линейность и равномерность точной подметальной машины с точностью частоты генератора сигналов и широким диапазоном калиброванных уровней мощности.

В качестве генератора сигналов 8601A предлагает отличные характеристики CW с точностью +/- 1% от шкалы частоты и широкий диапазон плавно регулируемых уровней выходной мощности с точностью до +/- 1 дБ от +13 до -110 дБмВт.Измеритель выходной мощности откалиброван как в дБм, так и в среднеквадратичном значении вольта на 50 Ом.

В качестве подметальной машины HP 8601A будет более подробно описан в главе 4 данного «Краткого обзора» по источнику и генератору сигналов.

Как показано на рисунке ниже, 8601A — один из первых приборов HP, в котором реализована идеальная модульная конструкция. Уменьшение размеров компонентов и разработка первого поколения тонкопленочных гибридных микросхем на сапфировой подложке позволили упаковать ВЧ секции прибора в отдельные модули.Получились два основных преимущества. Во-первых, утечку радиопомех можно снизить на крайне низком уровне, проложив между модулями экранированные линии передачи. Утечка радиопомех генератора / подметальной машины была настолько низкой, что при измерениях чувствительности приемника он мог обеспечивать входные уровни всего одного микровольта без ухудшения радиопомех. Во-вторых, модульная упаковка упрощает поиск и устранение неисправностей и обслуживание; неисправные модули можно было обнаружить и быстро заменить.

Генератор / подметально-уборочная машина HP 8601A, вид изнутри

Генератор сигналов HP 8654A и сопутствующий синхронизатор / счетчик HP 8655A

Генератор сигналов HP 8654A

и синхронизатор HP 8655A

Модель 8654A — это компактный недорогой твердотельный генератор сигналов, который обеспечивает автоматически выравниваемую мощность от +10 до -130 дБмВт в диапазоне частот от 10 до 520 МГц.

Модель 8654A была представлена ​​в каталоге 1972 года. Синхронизатор 8655A был представлен четырьмя годами позже, в 1976 году. Комбинация этих двух приборов была недорогим решением, приближающимся к характеристикам HP 8640, представленного в 1973 году.

HP 8654A был первым полностью транзисторным генератором сигналов HP 608. Это можно рассматривать как следующий шаг на пути перехода от вакуумной лампы к транзистору в конструкции источников сигнала. Углубленный анализ поэтапного развития различных схем, используемых в генераторе сигналов, был проведен на Семинаре по генераторам сигналов 1974 года.»Копию книги в формате PDF можно загрузить по ссылке ниже.

1974 Семинар по генераторам сигналов

Весьма полный анализ достижений в конструкции генераторов сигналов от 608 до 8640 и в конструкции синтезаторов от 5100 до 8660 был сделан на семинаре по генераторам сигналов 1974 года. В документе перечислены преимущества и недостатки различных технологий генерации радиочастотных сигналов, доступных в 1974 году.Обсуждаются различные подходы, от задающего генератора до выходного разъема, и анализируется их влияние на конечные характеристики.

PDF-файл семинара по генераторам сигналов 1974 г. (90 страниц, 12,6 мес.)

1973: HP 8640 … Еще один шаг вперед

Фотография с семинара по генераторам сигналов HP 1974 года Предоставлено Hewlett-Packard Company

Это изображение взято из «Семинара по генераторам сигналов» 1974 года, которое можно загрузить по ссылке выше.Он был прокомментирован следующим текстом:

«Чтобы наглядно проиллюстрировать, как далеко продвинулась конструкция генератора сигналов за последнее десятилетие, вот оборудование, замененное или частично замененное новым высокопроизводительным генератором сигналов HP 8640B плюс удвоитель частоты. (Слева направо, сверху вниз: функция 204 генератор, счетчик 5300, синхронизатор 8708A, генератор сигналов 606, генераторы сигналов AM 612 и 608 и генератор сигналов FM 202.) «

1973: HP 8640, твердотельный генератор сигналов УКВ

для строгих требований 1970-х годов

В 1973 году, в течение примерно 20 лет, знакомый генератор сигналов на электронных лампах HP 608 был первым выбором для критических испытаний ВЧ.С самого начала программа 8640 была направлена ​​на создание твердотельного генератора, который, как минимум, соответствовал бы характеристикам в непрерывном режиме старых ламповых генераторов. Спектральная чистота генератора на электронных лампах и отсутствие эффектов старения, характерных для твердотельных генераторов, были объединены в новом генераторе сигналов 450 кГц — 550 МГц вместе с высококачественными возможностями FM и AM в дополнение к CW.

HP 8640B — Генератор сигналов CW, AM, FM

Схема HP 8640A / B

Блок-схема генератора сигналов модели 8640A / B показана ниже.Генератор ВЧ всегда работает в диапазоне 230-550 МГц, что позволяет использовать резонансный контур с высокой добротностью. Переключаемые твердотельные делители частоты дают нижние диапазоны до 450 кГц. Цепи счетчика
и фазовой синхронизации есть только в модели 8640B: в остальном модели 8640A и 8640B идентичны.
Версия B модели 8640 может синхронизировать свою выходную ВЧ частоту с внутренним или внешним опорным кристаллом, чтобы уменьшить дрейф. Он также содержит встроенный счетчик, который может отображать выходную частоту (счетчик также может использоваться для измерения частот внешнего сигнала до 550 МГц).

Блок-схема HP 8640 — Из выпуска журнала Hewlett Packard Journal за февраль 1973 г. Предоставлено Hewlett-Packard Company

Мастер-осциллятор полости HP 8640 Из февральского выпуска журнала Hewlett Packard Journal за 1973 год. Предоставлено Hewlett-Packard Company

Сердце HP 8640

Коаксиальный резонансный генератор является сердцем этого прибора.Активное устройство представляет собой малошумящий транзистор НР-21, работающий по схеме с общей базой, смещенный источником тока.
Резонатор имеет длину менее 1/4 длины волны, поэтому короткое замыкание на нижнем конце приводит к тому, что противоположный конец, рядом с настроечным плунжером, выглядит индуктивным. Емкость между коническим настроечным плунжером и центральной стойкой резонирует с результирующей индуктивностью на выбранной частоте. Перемещение плунжера изменяет емкость и, таким образом, изменяет частоту резонанса. Варакторные диоды включены последовательно с емкостью между торцевой крышкой варактора и плунжером; Общая емкость, образованная таким образом, параллельна емкости поршня.

Обратная связь по колебаниям обеспечивается контурами коллектора и эмиттера, магнитно связанными через резонатор. АРУ, необходимая для стабильной генерации, достигается путем модуляции угла проводимости с помощью самосмещения, создаваемого выпрямлением в переходе база-эмиттер генератора.

Анимационный дисплей: панорамный вид генератора сигналов HP 8640B

Используйте колесо прокрутки для увеличения / уменьшения масштаба — Щелкните и перетащите, чтобы просмотреть другие части изображения при увеличении

Генератор сигналов 8640B, вид снизу и изнутри

Гибридная технология HP в начале 70-х годов

Тонкопленочный усилитель мощности на гибридной микросхеме модели 8640B расположен в верхнем левом углу (красная стрелка) увеличиваемой фотографии, показанной выше.На фото ниже показана эта схема в разомкнутом корпусе. Это делается путем нанесения тонкопленочных элементов на сапфировую подложку и соединения транзисторных и диодных чипов с пленкой. В технологии использовались микросхемы конденсаторов, микросхемы усилителя ВЧ-транзисторов и дорожки индуктивности, как показано на рисунке. Общий размер подложки составляет 18 x 11 миллиметров.

Используйте колесо прокрутки для увеличения / уменьшения масштаба — Щелкните и перетащите, чтобы просмотреть другие части изображения при увеличении

Генератор сигналов 8640B, вид снизу и изнутри

Генератор сигналов, специальные указания по применению

Четыре примечания по применению, посвященные измерениям генератора сигналов, были опубликованы в помощь инженеру, использующему HP 8640.Сканы этих оригинальных публикаций доступны на странице AN этого веб-сайта. Найдите AN 170-1, AN 170-2, AN 171-1 и AN 171-2.

Принципиальные схемы генераторов на микросхеме К155ЛА3. Микросхема К155ЛА3, импортный аналог

Микросхема К155ЛА3 есть у каждого настоящего радиолюбителя. Но обычно они считаются сильно устаревшими и не могут найти им серьезного применения, так как на многих радиолюбительских сайтах и ​​в журналах обычно описываются только схемы мигалок и игрушек.В рамках данной статьи мы постараемся расширить кругозор радиолюбителя в рамках использования схем на микросхеме К155ЛА3.

Эту схему можно использовать для зарядки мобильного телефона от автомобильного прикуривателя.

На вход радиолюбительской конструкции может подаваться до 23 вольт. Вместо устаревшего транзистора П213 можно использовать более современный аналог КТ814.

Вместо диодов D9 можно использовать d18, d10.Тумблеры SA1 и SA2 используются для проверки транзисторов прямого и обратного направления.

Для исключения перегрева фар можно установить реле времени, которое отключит стоп-сигналы, если они горят более 40-60 секунд, время можно изменить подбором конденсатора и резистора. Когда педаль отпускается и снова нажимается, фары снова включаются, что никоим образом не влияет на безопасность движения

Для повышения КПД преобразователя напряжения и предотвращения сильного перегрева в выходном каскаде схемы инвертора

используются полевые транзисторы с низким сопротивлением.

Сирена используется для подачи мощного и сильного звукового сигнала, чтобы привлечь внимание людей и эффективно защитить ваш велосипед, когда он оставлен и пристегнут на короткое время.

Если вы владелец дачи, виноградника или дома в деревне, то вы знаете, какой ущерб могут нанести мыши, крысы и другие грызуны, и насколько дорогостоящей, неэффективной, а иногда и опасной является борьба с грызунами с помощью стандартные методы.

Практически все самодельные изделия и конструкции для радиолюбителей имеют стабилизированный источник питания. А если ваша схема работает от питающего напряжения 5 вольт, то лучшим вариантом будет использование трехконтактного интегрального стабилизатора 78L05

.

Кроме микросхемы здесь есть яркий светодиод и несколько элементов обвязки.После сборки устройство сразу начинает работать. Никакой регулировки, кроме настройки продолжительности вспышки, не требуется.

Напомним, что конденсатор С1 номиналом 470 мкФ впаян в схему строго соблюдая полярность.

Используя значение сопротивления резистора R1, можно изменить длительность мигания светодиода.

Основная особенность этого радиобаги составляет схему , так что это тот факт, что он использует цифровую микросхему в качестве генератора несущей частоты K155LA3 .

Схема представляет собой простой микрофонный усилитель на транзисторе КТ135 (в принципе возможен любой импортный с аналогичными параметрами. Кстати, на нашем сайте есть программа для транзисторов! Причем совершенно бесплатно! Если кому интересно , потом подробности) далее идет модулятор-генератор собранный по схеме логического мультивибратора, ну а сама антенна — кусок проволоки, скрученный в спираль для компактности.

Интересная особенность данной схемы: в модуляторе (мультивибраторе на логической микросхеме) отсутствует частотно-регулирующий конденсатор.Вся особенность в том, что элементы микросхемы имеют собственную задержку срабатывания, которая является настройкой частоты. С введением конденсатора мы потеряем максимальную частоту генерации (а при напряжении питания 5В она будет около 100 МГц).
Однако здесь есть интересный недостаток: при разряде аккумулятора частота модулятора будет уменьшаться: так сказать окупаемость для простоты.
Но есть еще и существенный «плюс» — в схеме нет ни одной катушки!

Дальность действия передатчика может быть разной, но по отзывам до 50 метров работает стабильно.
Рабочая частота находится в районе 88 … 100 МГц, поэтому подойдет любое радиоприемное устройство, работающее в диапазоне FM — китайское радио, автомобильное радио, мобильный телефон и даже китайский радиосканер.

Напоследок: рассуждая логически, для компактности вместо микросхемы К155ЛА3 можно было бы установить микросхему К133ЛА3 в SMD корпус, но сложно сказать, какой будет результат, пока не попробуешь … Так что если есть Тем, кто хочет поэкспериментировать, вы можете сообщить об этом на нашем ФОРУМЕ, будет интересно узнать, что из этого вышло…

Ознакомившись с принципом работы различных триггеров, у начинающего радиолюбителя возникает естественное желание опробовать работу этих самых триггеров в аппаратной части.

На практике гораздо интереснее и увлекательнее изучать работу триггеров, кроме того, есть знакомство с реальной элементной базой.

Далее мы рассмотрим несколько триггерных схем, выполненных на цифровых микросхемах так называемой жесткой логики. Сами по себе схемы не являются законченными готовыми устройствами и служат лишь для наглядной демонстрации принципов работы RS-триггера.

Итак, приступим.

Для ускорения сборки и тестирования схем использовалась беспаечная макетная плата. С его помощью можно быстро настроить и модифицировать схему в соответствии с потребностями. Пайка, конечно, не используется.

Схема RS-триггера на микросхеме К155ЛА3.

Данная схема уже была показана на страницах сайта в статье о триггере RS. Для его сборки потребуется сама микросхема К155ЛА3, два индикаторных светодиода разного цвета свечения (например, красный и синий), пара резисторов 330 Ом, а также стабилизированный блок питания с выходным напряжением 5 вольт.В принципе, подойдет любой маломощный блок питания на 5 Вольт.

Даже зарядное устройство на 5 вольт от сотового телефона … Но надо понимать, что не каждое зарядное устройство держит стабильное напряжение. Он может работать от 4,5 до 6 вольт. Поэтому все же лучше использовать стабилизированный блок питания. При желании вы можете собрать блок питания самостоятельно. К выводу 14 микросхемы К155ЛА3 подключен «+» блока питания, а к 7 выводу «-» блока питания.

Как видите, схема очень проста и основана на логических вентилях 2I-NOT.Собранная схема имеет только два устойчивых состояния: 0 или 1.

После подачи напряжения питания на схему загорится один из светодиодов. В данном случае синий Q ).

Однократное нажатие кнопки Установите (настройка), триггер RS устанавливается в одно состояние. В этом случае должен загореться светодиод, подключенный к так называемому прямому выходу. Q … В данном случае это красный Светодиод.

Это указывает на то, что триггер «запомнил» 1 и выдал сигнал об этом на прямой выход Q .

Светодиод ( синий ), который подключен к инверсному выводу Q , должен погаснуть. Обратное означает обратное прямому. Если прямой выход равен 1, то инверсный равен 0. При повторном нажатии кнопки Установите , состояние триггера не изменится — он не будет реагировать на нажатия кнопок. Это главное свойство любого триггера — способность длительное время сохранять одно из двух состояний. По сути, это простейший элемент памяти .

Для сброса RS-триггера на ноль (т.е.е., запишите в триггер логический 0) нужно один раз нажать кнопку Reset (сброс). В этом случае красный светодиод погаснет, а синий загорится. Повторное нажатие кнопки Reset не изменит состояние триггера.

Показанную схему можно считать примитивной, так как собранный RS-триггер не имеет защиты от помех, а сам триггер является одноступенчатым. Но с другой стороны, в схеме используется микросхема К155ЛА3, которая очень часто встречается в электронном оборудовании и поэтому легко доступна.

Также стоит отметить, что на данной схеме выводы установки S , сброс R , прямой Q и обратный вывод Q показаны условно — их можно менять местами и суть схемы не изменится. Все потому, что схема выполнена на неспециализированной микросхеме. Далее разберем пример реализации триггера RS на специализированной микросхеме триггера.

В этой схеме используется специализированная микросхема КМ555ТМ2, включающая 2 D-триггера.Данная микросхема выполнена в керамическом корпусе, поэтому в названии присутствует аббревиатура K M . … Также можно использовать микросхемы К555ТМ2 и К155ТМ2. У них пластиковый корпус.

Как известно, D-триггер немного отличается от RS-триггера, но также имеет входы для настройки ( S ) и сброса ( R ). Если не использовать ввод данных ( D ) и тактирование ( C ), то на базе микросхемы КМ555ТМ2 несложно собрать триггер RS.Вот диаграмма.

В схеме используется только один из двух D-триггеров микросхемы КМ555ТМ2. Второй D-триггер не используется. Его выводы никуда не связаны.

Поскольку входы S и R микросхемы КМ555ТМ2 инвертированы (отмечены кружком), триггер переключается из одного стабильного состояния в другое при подаче логического 0 на входы S и R.

Чтобы подать 0 на входы, вам просто нужно подключить эти входы к отрицательному проводу питания (с минусом «-»).Сделать это можно как с помощью специальных кнопок, например, кнопок часов, как на схеме, так и с помощью штатного проводника. Кнопки, конечно, делать это намного удобнее.

Нажмите кнопку SB1 ( Set ) и установите RS-триггер на единицу. Загорится красный Светодиод.

А теперь нажимаем кнопку SB2 ( Reset ) и сбрасываем триггер в ноль. Загорится синий светодиод , который подключен к инверсному выходу триггера ( Q ).

Стоит отметить, что входы S и R в микросхеме КМ555ТМ2 являются приоритетными. Это означает, что сигналы на этих триггерных входах являются основными. Следовательно, если вход R имеет нулевое состояние, то для любых сигналов на входах C и D состояние триггера не изменится. Это утверждение относится к работе D-триггера.

Если вы не можете найти микросхемы К155ЛА3, КМ155ЛА3, КМ155ТМ2, К155ТМ2, К555ТМ2 и КМ555ТМ2, то можно использовать зарубежные аналоги этих микросхем стандартной транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ): 74ЛС74 15 (аналог) К555ТР (аналог) К555ТМ 7. SN7474J (аналоги К155ТМ2), SN7400N и SN7400J (аналоги К155ЛА3).

На микросхемах серии К155ЛА3 могут быть собраны низкочастотные и высокочастотные генераторы малых габаритов, которые могут пригодиться при проверке, ремонте и настройке различного электронного оборудования. Рассмотрим принцип работы ВЧ-генератора, собранного на трех инверторах (1).

Структурная схема

Конденсатор C1 обеспечивает положительную обратную связь между выходом второго и входом первого инвертора, необходимую для возбуждения генератора.

Резистор R1 обеспечивает необходимый постоянный ток смещения, а также допускает небольшую отрицательную обратную связь на частоте генератора.

В результате преобладания положительной обратной связи над отрицательной обратной связью на выходе генератора получается прямоугольное напряжение.

Изменение частоты генератора в широком диапазоне производится подбором емкости СІ и сопротивления резистора R1. Генерируемая частота fgen = 1 / (C1 * R1). При уменьшении напряжения питания эта частота уменьшается.Аналогично собирается НЧ-генератор, выбрав соответственно С1 и R1.

Рисунок: один. Генератор структурной схемы на логической микросхеме.

Универсальная схема генератора

Исходя из изложенного, на рис. 2 представлена ​​принципиальная схема универсального генератора, собранного на двух микросхемах типа К155ЛА3. Генератор позволяет получить три частотных диапазона: 120 … 500 кГц (длинные волны), 400 … 1600 кГц (средние волны), 2,5 … 10 МГц (короткие волны) и фиксированную частоту 1000 Гц.

На микросхеме DD2 собран низкочастотный генератор, частота генерации которого примерно 1000 Гц. Инвертор DD2.4 используется как буферный каскад между генератором и внешней нагрузкой.

Низкочастотный генератор включается переключателем SA2, о чем свидетельствует красное свечение светодиода VD1. Плавное изменение выходного сигнала НЧ-генератора производит переменный резистор R10. Частота генерируемых колебаний устанавливается примерно подбором емкости конденсатора С4, а именно подбором сопротивления резистора R3.

Рисунок: 2. Принципиальная схема генератора на микросхемах К155ЛА3.

Детали

Генератор ВЧ собран на элементах DD1.1 … DD1.3. В зависимости от подключенных конденсаторов C1 … SZ генератор производит колебания, соответствующие KV, SV или DV.

Переменный резистор R2 производит плавное изменение частоты высокочастотных колебаний в любом поддиапазоне выбранных частот. ВЧ и НЧ колебания поступают на входы инвертора 12 и 13 DD1.4 элемент. В результате на выходе элемента 11 DD1.4 получаются модулированные высокочастотные колебания.

Плавное регулирование уровня модулированных высокочастотных колебаний осуществляется переменным резистором R6. С помощью делителя R7 … R9 выходной сигнал может быть ступенчато изменен 10 и 100 раз. Генератор питается от стабилизированного источника 5 В, при подключении горит зеленый светодиод VD2.

В универсальном генераторе используются постоянные резисторы типа МЛТ-0.125, переменные — СП-1. Конденсаторы С1 … СЗ — КСО, С4 и С6 — К53-1, С5 — МБМ. Вместо указанной на схеме серии микросхем можно использовать микросхемы серии К133. Все детали генератора смонтированы на печатной плате. Конструктивно генератор основан на вкусах радиолюбителя.

Настройка

Настройка генератора при отсутствии ГСС осуществляется радиовещательным радиоприемником с диапазонами волн: КВ, СВ и ДВ.Для этого установите приемник на обзорный КВ диапазон.

Установив переключатель SA1 генератора в положение HF, сигнал поступает на антенный вход приемника. Вращая ручку настройки приемника, попробуйте найти сигнал генератора.

На шкале приемника будет слышно несколько сигналов, выбирается самый громкий. Это будет первая гармоника. Выбирая конденсатор С1, добиваются приема сигнала генератора на длине волны 30 м, что соответствует частоте 10 МГц.

Затем переключатель SA1 генератора устанавливается в положение CB, а приемник переключается на средневолновый диапазон. Подбирая конденсатор С2, они добиваются прослушивания сигнала генератора на отметке шкалы приемника, соответствующей длине волны 180 м.

Аналогично настраивается генератор в ДВ диапазоне. Измените емкость конденсатора СЗ таким образом, чтобы сигнал генератора был слышен в конце средневолнового диапазона приемника, на отметке 600 м.

Шкала переменного резистора R2 калибруется аналогично. Для калибровки генератора, а также для его проверки необходимо включить оба переключателя SA2 и SA3.

Литература: В. Пестриков. — Энциклопедия радиолюбителей.

Знакомство с цифровой микросхемой

Во второй части статьи рассказывалось об условных графических обозначениях логических элементов и о функциях, выполняемых этими элементами.

Для пояснения принципа действия были приведены контактные схемы, выполняющие логические функции И, ИЛИ, НЕ и И-НЕ.Теперь можно приступить к практическому знакомству с микросхемами серии К155.

Внешний вид и конструкция

Базовым элементом 155-й серии является микросхема К155ЛА3. Он представляет собой пластиковый корпус с 14 выводами, на верхней стороне которого нанесена маркировка и клавиша, указывающая на первый вывод микросхемы.

Ключ представляет собой маленькую круглую отметку. Если смотреть на микросхему сверху (со стороны корпуса), то выходы следует считать против часовой стрелки, а если снизу, то по часовой.

Чертеж корпуса микросхемы представлен на рисунке 1. Такой корпус называется ДИП-14, что в переводе с английского означает пластиковый корпус с двумя продольными выводами. Многие микросхемы имеют больше контактов, поэтому корпуса могут быть ДИП-16, ДИП-20, ДИП-24 и даже ДИП-40.

Рис. 1. Корпус ДИП-14.

Что в этом корпусе

Корпус ДИП-14 микросхемы К155ЛА3 содержит 4 независимых элемента 2И-НЕ. Единственное, что их объединяет, — это только общие выводы питания: вывод 14 микросхемы — это + питание, а вывод 7 — отрицательный полюс источника.

Чтобы не загромождать схемы лишними элементами, силовые линии, как правило, не показываются. Это также не делается, потому что каждый из четырех элементов 2I-NOT может находиться в разных местах схемы. Обычно на схемах просто пишут: «подайте + 5В на клеммы 14 DD1, DD2, DD3 … DDN. -5В довести до выводов 07 DD1, DD2, DD3 … DDN. ». отдельно расположенные элементы обозначены как DD1.1, DD1.2, DD1.3, DD1.4. На рисунке 2 видно, что микросхема К155ЛА3 состоит из четырех элементов 2И-НЕ.Как уже упоминалось во второй части статьи, входные контакты расположены слева, а выходы — справа.

Зарубежным аналогом К155ЛА3 является микросхема СН7400 и его можно смело использовать для всех описанных ниже экспериментов. Если быть более точным, вся серия микросхем К155 является аналогом зарубежной серии SN74, поэтому продавцы на радиорынках предлагают именно ее.

Рисунок 2. Распиновка микросхемы К155ЛА3.

Для проведения экспериментов с микросхемой потребуется напряжение 5В.Проще всего сделать такой источник — использовать микросхему стабилизатора К142ЕН5А или ее импортный вариант, который называется 7805. При этом вовсе не обязательно наматывать трансформатор, паять мост, устанавливать конденсаторы. Ведь всегда будет какой-то китайский блок питания с напряжением 12В, к которому достаточно подключить 7805, как показано на рисунке 3.

Рисунок 3. Простой блок питания для экспериментов.

Для проведения экспериментов с микросхемой потребуется изготовить небольшой макет платы.Это кусок гетинакса, стекловолокна или другого подобного изоляционного материала размером 100 * 70 мм. Для таких целей подойдет даже простая фанера или плотный картон.

По длинным сторонам платы следует укрепить луженые проводники толщиной около 1,5 мм, по которым будет подаваться питание на микросхемы (силовые шины). Просверлите отверстия диаметром не более 1 мм между проводниками по всей площади макета.

При проведении экспериментов в них можно будет вставить отрезки луженой проволоки, к которой будут припаяны конденсаторы, резисторы и другие радиодетали.По углам доски следует сделать низкие ножки, это даст возможность разместить провода снизу. Макетная плата показана на рисунке 4.

Рисунок 4. Макетная плата.

После того, как макет будет готов, можно приступать к экспериментам. Для этого следует установить на нее хотя бы одну микросхему К155ЛА3: припаять выводы 14 и 7 к шинам питания, а оставшиеся выводы загнуть так, чтобы они прилегали к плате.

Перед началом экспериментов следует проверить надежность пайки, правильность подключения питающего напряжения (подключение питающего напряжения обратной полярностью может повредить микросхему), а также проверить, нет ли короткого замыкания между соседними выводами.После этой проверки можно включать питание и начинать эксперименты.

Для измерений лучше всего подходит с входным сопротивлением не менее 10К / В. Любой тестер, даже дешевый китайский, полностью удовлетворяет этому требованию.

Почему стрелка лучше? Потому что, наблюдая за колебаниями стрелки, можно заметить импульсы напряжения, конечно, довольно низкой частоты. Цифровой мультиметр не имеет такой возможности. Все измерения следует производить относительно «минусовой» цепи питания.

После включения питания измерить напряжение на всех выводах микросхемы: на входных выводах 1 и 2, 4 и 5, 9 и 10, 12 и 13 напряжение должно быть 1,4В. А на выводах 3, 6, 8, 11 около 0,3В. Если все напряжения находятся в заданных пределах, значит микросхема исправна.

Рисунок 5. Простые эксперименты с логическим элементом.

Проверка работы логического элемента 2I-NOT может быть запущена, например, с первого элемента.Его входные контакты — 1 и 2, а выход — 3. Чтобы подать на вход сигнал логического нуля, достаточно просто подключить этот вход к отрицательному (общему) проводу источника питания. Если на входе требуется логическая единица, то этот вход следует подключить к шине + 5В, но не напрямую, а через ограничительный резистор сопротивлением 1 … 1,5 кОм.

Предположим, что мы подключили вход 2 к общему проводу, тем самым присвоив ему логический ноль, и применили логическую единицу к входу 1, как только что было указано через ограничивающий резистор R1.Это соединение показано на рисунке 5a. Если при таком подключении измерить напряжение на выходе элемента, то вольтметр покажет 3,5 … 4,5В, что соответствует логической единице. Логическая единица выдаст измерение напряжения на выводе 1.

Это полностью совпадает с тем, что было показано во второй части статьи на примере релейно-контактной схемы 2И-НЕ. По результатам измерений можно сделать следующий вывод: когда один из входов элемента 2I-NOT высокий, а другой низкий, на выходе обязательно присутствует высокий уровень.

Далее мы проведем следующий эксперимент — мы подадим блок на оба входа сразу, как показано на рисунке 5b, но мы подключим один из входов, например 2, к общему проводу с помощью перемычки. (Для таких целей лучше всего использовать обычную швейную иглу, припаянную к гибкой проволоке). Если сейчас замерить напряжение на выходе элемента, то, как и в предыдущем случае, будет логическая единица.

Не прерывая измерения снимите перемычку — вольтметр покажет высокий уровень на выходе элемента.Это полностью соответствует логике работы элемента 2I-NOT, в чем можно убедиться, обратившись к схеме контактов во второй части статьи, а также посмотрев на приведенную там таблицу истинности.

Если теперь эту перемычку периодически замкнуть на общий провод любого из входов, имитируя питание низкого и высокого уровней, то с помощью вольтметра на выходе можно обнаружить импульсы напряжения — стрелка будет колебаться в такт перемычке касается входа микросхемы.

Из проведенных экспериментов можно сделать следующие выводы: напряжение низкого уровня на выходе появится только при наличии высокого уровня на обоих входах, то есть на входах выполняется условие 2I. Если хотя бы один из входов имеет логический ноль, выход имеет логическую единицу, можно повторить, что логика микросхемы полностью соответствует логике работы контактной схемы 2И-НЕ, рассмотренной в.

Здесь уместно провести еще один эксперимент.Его смысл — отключить все входные контакты, просто оставить их в «воздухе» и измерить выходное напряжение элемента. Что там будет? Правильно, будет логическое нулевое напряжение. Это означает, что неподключенные входы логических элементов эквивалентны входам с примененной к ним логической единицей. Не стоит забывать об этой особенности, хотя неиспользуемые входы, как правило, рекомендуется куда-то подключать.

На рисунке 5c показано, как логический вентиль 2I-NOT можно просто превратить в инвертор.Для этого достаточно соединить оба его входа вместе. (Даже если входов четыре или восемь, такое подключение вполне приемлемо).

Чтобы убедиться, что сигнал на выходе имеет значение, противоположное сигналу на входе, достаточно соединить входы проволочной перемычкой с общим проводом, то есть подать на вход логический ноль. В этом случае вольтметр, подключенный к выходу элемента, покажет логическую единицу. Если перемычка разомкнута, то на выходе появится напряжение низкого уровня, которое прямо противоположно входу.

Этот опыт подсказывает, что работа инвертора полностью эквивалентна работе контактной цепи НЕ, обсуждаемой во второй части статьи. Это вообще замечательные свойства микросхемы 2И-НЕ. Чтобы ответить на вопрос, как все это происходит, следует рассмотреть электрическую схему элемента 2И-НЕ.

Внутренняя структура элемента 2И-НЕ

До сих пор мы рассматривали логический элемент на уровне его графического обозначения, принимая его, как говорят в математике, за «черный ящик»: не вдаваясь в детали внутреннего строения элемента, мы исследовали его реакция на входные сигналы.Пришло время изучить внутреннюю организацию нашего логического элемента, показанного на рисунке 6.

Рисунок 6. Электрическая схема логического элемента 2И-НЕ.

Схема содержит четыре транзистора n-p-n структуры, три диода и пять резисторов. Между транзисторами имеется прямое соединение (без разделительных конденсаторов), что позволяет им работать с постоянными напряжениями. Выходная нагрузка микросхемы условно изображена в виде резистора Rн.По сути, это чаще всего вход или несколько входов одной и той же цифровой микросхемы.

Первый транзистор многоэмиттерный. Именно он выполняет входную логическую операцию 2I, а следующие транзисторы выполняют усиление и инверсию сигнала. Микросхемы, выполненные по аналогичной схеме, называются транзисторно-транзисторной логикой, сокращенно ТТЛ.

Это сокращение отражает тот факт, что логические операции ввода и последующее усиление и инверсия выполняются элементами транзисторной схемы.Кроме ТТЛ есть еще диодно-транзисторная логика (ДТЛ), входные логические каскады которой выполнены на диодах, расположенных, естественно, внутри микросхемы.

Рисунок 7.

На входах логического элемента 2И-НЕ между эмиттерами входного транзистора и общим проводом установлены диоды VD1 и VD2. Их назначение — защита входа от напряжения отрицательной полярности, которое может возникнуть в результате самоиндукции монтажных элементов при работе схемы на высоких частотах или просто ошибочно запитано от внешних источников.

Входной транзистор VT1 включен по схеме с общей базой, а его нагрузка — транзистор VT2, имеющий две нагрузки. В эмиттере это резистор R3, а в коллекторе R2. Таким образом получается фазоинвертор для выходного каскада на транзисторах VT3 и VT4, что заставляет их работать в противофазе: при закрытом VT3 VT4 открыт и наоборот.

Предположим, что низкий уровень применяется к обоим входам элемента 2И-НЕ. Для этого просто подключите эти входы к общему проводу.В этом случае транзистор VT1 будет открыт, что повлечет за собой закрытие транзисторов VT2 и VT4. Транзистор VT3 будет в открытом состоянии и через него и диод VD3 в нагрузку будет течь ток — на выходе элемента состояние высокий (логическая единица).

В случае подачи логической единицы на оба входа транзистор VT1 закроется, что приведет к открытию транзисторов VT2 и VT4. Из-за их открытия транзистор VT3 закроется и ток через нагрузку прекратится.На выходе элемента устанавливается нулевое состояние или низкий уровень напряжения.

Низкий уровень напряжения обусловлен падением напряжения на переходе коллектор-эмиттер открытого транзистора VT4 и по ТУ не превышает 0,4В.

Напряжение высокого уровня на выходе элемента меньше напряжения питания на величину падения напряжения на открытом транзисторе VT3 и диоде VD3 в случае, когда транзистор VT4 закрыт. Напряжение высокого уровня на выходе элемента зависит от нагрузки, но не должно быть меньше 2.4В.

Если на входы элемента, соединенные вместе, подать очень медленно меняющееся напряжение в диапазоне 0 … 5 В, то можно проследить, что переход элемента с высокого уровня на низкий уровень происходит скачкообразно. Этот переход происходит, когда входное напряжение достигает примерно 1,2 В. Это напряжение для 155-й серии микросхем называется пороговым.

Борис Алалдышкин

Продолжение статьи:

Электронная книга —

Работа инженера-проектировщика радиочастот (RF) с CML Microcircuits

Инженер-проектировщик радиочастот должен присоединиться к нашей команде системного инженера, работающей над проектированием радиочастотных схем и систем.В этой роли вы будете нести ответственность за оценку устройств RF-продуктов с частотами от кГц до ГГц. Эта роль также включает проектные работы для поддержки разработки новых и текущих радиочастотных продуктов, что предполагает тесное сотрудничество с нашими группами разработчиков интегральных схем.

Эта должность будет базироваться в ОДНОМ из наших инженерных объектов в Великобритании в Малдоне (Эссекс), Кембридже или Шептон-Маллет (Сомерсет).

Роль, вероятно, будет включать регулярные поездки на другие наши сайты в Великобритании; это также может включать периодические поездки за границу.

Обязанности:

• Разработка комплектов для демонстрации РЧ и оценочных печатных плат
• Углубленная оценка РЧ устройств и связанных с ними схем; включая тесное сотрудничество с группой разработчиков IC и подробный анализ требований к приложениям.
• Составление подробной документации по результатам оценки и примечания к приложениям для поддержки вариантов использования клиентами.
• Конкурентный анализ; определить, задокументировать и представить преимущества решений CML
• Оказать техническую поддержку продажам / маркетингу CML и клиентам
• Оказать техническую поддержку отделам производства и тестирования CML

Атрибуты:

• Открытый коллективный образ мышления
• Хороший коммуникатор (письменный и устный)
• Способность к делу
• Методичный и сквозной, но адаптируемый

Опыт:

Опыт требуется в некоторых или во всех следующих областях:

• Минимум 5 лет аналогового аппаратного обеспечения ВЧ-системы / проектирования схем
• Соответствующая степень / квалификация
• Практический опыт работы с лабораторным оборудованием, таким как анализаторы спектра, векторные анализаторы цепей, генераторы векторных сигналов, осциллографы и т. Д.
• Хорошие теоретические знания аналоговых схем, ВЧ и системы инженерное дело
• Опыт работы с передатчиками, приемниками и фазовой синхронизацией l ой.
• Знание / опыт проектирования радиоприемопередатчиков будет преимуществом.

Расположение:

Роль будет базироваться на одном из наших инженерных объектов в Великобритании в Малдоне (Эссекс), Кембридже или Шептон-Маллете (Сомерсет).

Заработная плата:

Конкурентоспособная в зависимости от опыта; пакет для переезда, где это необходимо, пакет льгот, включая медицинское страхование, пенсию, страхование от смерти в связи с обслуживанием и т. д.

Дата начала:

Немедленно, доступна одна должность

Высоковольтный радиочастотный генератор — Департамент химии

Ronald M.Джонс
УНИВЕРСИТЕТ ЮТА
Химический факультет Лаборатория электроники

Этот сайт содержит руководство пользователя, фотографии, схемы, технические описания, и др. для ВЧ генераторов, разработанных отделом химии Университета штата Юта. электронная лаборатория. Устройство оптимизировано для питания волноводов и ловушек высокочастотных ионов, а также некоторые из его преимуществ перед другими схемами, а также некоторая история приведены в статья в Review of Scientific Instruments («Простой радиочастотный источник питания»). для ионных проводников и ловушек », Рональд М.Джонс, Дитер Герлих и Скотт Л. Андерсон, Rev. Sci. Instrum. 68 (1997) 3357-62). Цель этого документа — предоставить дополнительная практическая информация по конструкции, и чтобы мы могли обновить схему диаграмму по мере того, как дизайн продолжает развиваться.

ОТКАЗ ОТ ОТВЕТСТВЕННОСТИ: Приведенная здесь информация относится к генераторам, созданным в университете. штата Юта, и поэтому большая часть информации будет иметь лишь ограниченное использование, однако общие описания схем, фотографии и т. д.может быть полезным, помогая кому-либо желающие построить собственный генератор. В этой схеме используются ВЧ высокого напряжения и Потенциалы постоянного тока могут быть смертельными . Изготовление и эксплуатация этих устройств должны выполняться только теми, у кого есть хорошее понимание опасностей. Университет Юты и авторы принимают не несет ответственности за травмы или ущерб, вызванные недостатками в нашей конструкции или вашей неспособностью выполнять упражнения уход при строительстве или эксплуатации.Если вам это не нравится, то придерживайтесь к коммерческому оборудованию. Университет Юты и авторы не обязаны предоставлять любая дальнейшая техническая помощь.

Краткий обзор генератора:

Генератор представляет собой генератор высокого напряжения. Он используется в лаборатории для создания сбалансированного, ВЧ поле высокого напряжения. То есть есть два выходных вывода, которые повернуты на 180 градусов. не совпадают по фазе друг с другом.Генератор используется для доставки RF к многополюсным ионам. ловушки и направляющие, о которых говорилось в статье RSI. Генератор должен работать в любом аналогичная ситуация, когда нагрузка представляет собой стабильный конденсатор, а паразитные потери потребляют только небольшое количество мощности.

В конструкции используются две передающие вакуумные лампы 6146B, поперечно соединенные в двухтактном режиме. конфигурация генератора.Настроенная схема генератора состоит из регулируемого катушка с ответвлениями и переменный конденсатор высокого напряжения. Выходная нагрузка (ионовод / ловушка) подключается непосредственно через настроенную схему и фактически становится частью настроенной схема. Таким образом, он не требует схемы согласования импеданса и подаваемого напряжения. к нагрузке точно такое же, как напряжение на настроенной цепи.
Генераторы также содержат схему ключей, которая позволяет переключать генераторы. включение и выключение с помощью логического сигнала TTL, а время нарастания RF может быть отрегулировано.В во многих приложениях эта схема ключа не требуется, и генератор просто работал в режиме CW. В этом случае схему кодирования можно не использовать.
На выходы может подаваться постоянное напряжение холостого хода, а дифференциальное напряжение между двумя выходами может быть применена полярность. Частота регулируется от от нескольких сотен кГц до примерно 25 МГц. Генератор RF содержится в шасси это около 8 дюймов.(20,3 см) в ширину, 9 дюймов (22,9 см) в высоту и 12 дюймов (30,5 см) в глубину .. Генератор питается от внешнего источника постоянного тока высокого напряжения, который должен регулироваться. от 0 до 600 В, с выходом не менее 50 мА.

Технические характеристики:
частотный диапазон: приблизительно 100 кГц — 25 МГц
выходное напряжение от пика до пика. 75 Vpp — 1200 Vpp
напряжение холостого хода — 0 В — +/- 100 В постоянного тока

Ссылки на:
Домашняя страница ВЧ-генератора

Фотогалерея

Схема и описание секции

RF

Схема и описание блока ключей

Источники труднодоступных запчастей

Руководство пользователя

Домашняя страница химического факультета Университета Юты

The Utah RF Generator Page — Департамент химии

Есть две версии ВЧ-генератора.Была описана более сложная версия в «Простом радиочастотном источнике энергии для ионопроводов и ловушек», Рональд М. Джонс, Дитер Герлих и Скотт Л. Андерсон, Rev. Sci. Instrum. 68 (1997) 3357-62. Ты можешь загрузите оригинальную статью здесь, а более подробную информацию о конструкции вы можете найти здесь.

Эта более сложная версия включает возможность добавлять смещения постоянного тока (полезно при калибровке эффективный потенциал ВЧ), а также высокоскоростная схема манипуляции, которая может rf вверх и вниз.Эта схема кодирования существенно увеличивает сложность и на 99% приложений это не нужно.

Мы также опубликовали дизайн гораздо более простой версии RF-генератора: «Упрощенный Генератор радиочастот для управления ионоводом, ловушкой и другими емкостными нагрузками », Рональд М. Джонс и Скотт Л. Андерсон, Rev. Sci. Instrum. 71 (2000) 4335-7, который можно скачать здесь.Эта версия не поддерживает смещения постоянного тока (хотя вы можете легко добавить эту часть схемы из более сложной конструкции, а также использовать конденсаторы постоянной емкости взамен дорогих конденсаторов воздушной переменной. Вы отказываетесь от возможности штрафовать настройте частоту RF, но кого это волнует для большинства приложений?

ВАЖНО
Как для сложных, так и для упрощенных версий ВЧ-генератора мы нашли его полезно внести изменения в конструкцию контура бака, как показано ниже для упрощенная версия.Важное изменение заключается в том, что использованный одиночный конденсатор (Ctune) для установки частоты бак цепи был заменен парой последовательно, с центральный отвод заземлен.