Генератор на микросхеме

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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