Uk³ad z³o¿ony z czterech

bramek CMOS i kilku

elementów biernych

generuje falê prostok¹tn¹,

trójk¹tn¹ i sinusoidê.

G

eneratorem funkcyjnym nazywa

siê zwykle uk³ad generuj¹cy prze-

biegi elektryczne o wielu ró¿nych

kszta³tach i w szerokim zakresie

czêstotliwoœci. Opisywany uk³ad nale¿y do

uk³adów oszczêdnych, generuje falê prosto-

k¹tn¹, trójk¹tn¹ i przebieg zbli¿ony do sinuso-

idy, a zmiana czêstotliwoœci wymaga wymia-

ny jednego elementu. Jest bardzo prosty

w budowie – zawiera tylko jeden uk³ad sca-

lony CMOS i kilka elementów biernych.

Na rys.1 jest przedstawiony schemat proste-

go generatora wytwarzaj¹cego trzy synchro-

niczne przebiegi elektryczne: prostok¹tny,

trójk¹tny i sinusoidalny. Jako ele-

menty czynne wykorzystano lineary-

zowane scalone bramki CMOS pra-

cuj¹ce jak inwertery (wejœcia po³¹-

czone ze sob¹).

Scalony inwerter CMOS (rys.2) sk³a-

da siê z dwóch tranzystorów MOS

(jeden z kana³em P, drugi z kana³em

N) po³¹czonych szeregowo. Wejœcie

inwertera stanowi¹ po³¹czone ze so-

b¹ bramki tranzystorów (B), a wyjœcie

– ujœcia (popularnie – dreny) (D).

Napiêcie zasilania jest do³¹czone

do Ÿróde³ (S) tranzystorów, biegun dodatni do

tranzystora z kana³em P, a biegun ujemny do

tranzystora z kana³em N.

Podczas typowej pracy w uk³adach logicznych

tranzystory inwertera przewodz¹ na prze-

mian. Przy napiêciu wejœciowym wiêkszym od

po³owy zasilania przewodzi tranzystor dolny

(z kana³em N), a przy mniejszym – górny

(z kana³em P). W przypadku scalonych uk³a-

dów CMOS wartoœæ graniczna napiêcia ba-

zy wynosi ok. po³owy napiêcia zasilania. Je-

¿eli inwerter zostanie spolaryzowany zewnê-

trznie takim napiêciem, to bêdzie siê zacho-

wywa³ jak wzmacniacz o du¿ym wzmocnie-

niu, dochodz¹cym do 50 dB. Charakterysty-

ka przenoszenia takiego wzmacniacza jest

bardzo nieliniowa, ale nie ma to wiêkszego

znaczenia w uk³adach generacyjnych.

Dwie bramki U1A i U1B (rys.1) s¹ po³¹czone

³añcuchowo i tworz¹ wzmacniacz o bardzo du-

¿ym wzmocnieniu z dodatnim sprzê¿eniem

zwrotnym. Potencjometr R1 s³u¿y do usta-

wienia na wejœciu bramki U1Anapiêcia sta³e-

go powoduj¹cego wprowadzenie wszystkich

tranzystorów w stan aktywny. W tej sytuacji na-

piêcie na wyjœciu U1Ajest równe napiêciu na

wejœciu i wymusza tê sam¹ wartoœæ napiêcia

Radioelektronik Audio-HiFi-Video 8/2002

PROSTY GENERATOR FUNKCYJNY

r

Z PRAKTYKI

16

przebieg trójk¹tny o czêstotliwoœci równej

czêstotliwoœci doprowadzonego do wejœcia

przebiegu prostok¹tnego. Rezystor R5 s³u¿y

do regulacji sta³ej czasowej generatora i od-

powiada za liniowoœæ zboczy przebiegu trój-

k¹tnego.

Ostatnia bramka U1D, z rezystorami R7, R8

i R9, pracuje jako wzmacniacz – ogranicznik

amplitudy sygna³u i generuje na swym wyjœciu

przebieg trapezowy (trójk¹t z obciêtym wierz-

cho³kiem), który mo¿e zastêpowaæ sinusoidê.

Wzmocnienie tego stopnia jest okreœlone sto-

Rys. 1. Schemat generatora funkcyjnego

Wejœcie

Wyjœcie

P

n

0

Rys. 2. Schemat zastêpczy inwertera CMOS

Rys. 3. P³ytka drukowana generatora funkcyjnego

(skala 1:1)

Rys. 4. Rozmieszczenie elementów

na p³ytce drukowanej generatora funkcyjnego

Rys. 5.

Kszta³ty

uzyskanych

przebiegów

generatora

funkcyjnego

na wejœciu U1B oraz w konsekwencji na wyj-

œciu U1B. Dodatnie sprzê¿enie zwrotne przez

rezystor R3 powoduje, ¿e uk³ad staje siê nie-

stabilny i generuje przebieg prostok¹tny o czê-

stotliwoœci zale¿nej od elementów C1 i R3.

Bramka U1C w po³¹czeniu jako inwerter wraz

z uk³adem ca³kuj¹cym z³o¿onym z elementów

C2 oraz R4 i R5 generuje na swoim wyjœciu

sunkiem rezystancji R9 do sumy R7 i R8.

Suwak potencjometru R8 nale¿y ustawiæ w ta-

kim po³o¿eniu, w którym przebieg najbardziej

przypomina sinusoidê.

Na rys. 3 przedstawiono p³ytkê drukowan¹

uk³adu, a na rys. 4 _ rozmieszczenie elemen-

tów na p³ytce drukowanej. Kszta³ty uzyskanych

przebiegów s¹ przedstawione na rys. 5.

(cr)

n

+