Рисунок 6 − Временные диаграммы работы генератора импульсов на трех КМОП инверторах Небольшое повышение напряжения на выходе инвертора DD1.2 конденсатор С1 передает на вход инвертора DD1.1. Это вызовет лавинообразный процесс переключения всех инверторов генератора. Высокий уровень на выходе инвертора DD1.3 сменится низким (график г, рисунок 1.6). Напряжение на входе инвертора DD1.1 несколько превысит напряжение питания Uпит (оно будет ограничено выходным внутренним защитным диодом инвертора) и начнется процесс перезарядки конденсатора с плавным уменьшением напряжения на входе DD1.1 (аналогично описанному выше).
Длительность импульса, вырабатываемого генератором определяется из формулы
R1C1
tи== 0,93 R1C1. Период и частоту импульсов
соответственно можно вычислить по
1,08
выражениям
T =
2tи=
R1C1 ; f =
0,54 .
0,54 R1C1
Для повышения стабильности работы генераторов применяют кварцевые резонаторы. Для изготовления резонатора из кварцевого кристалла вырезается пластина. Если пластину кварца положить между двумя металлическими обкладками и сжать, то на обкладках появятся электрические заряды противоположных знаков. Это явление, называемое прямым пьезоэлектрическим эффектом, присуще также турмалину, сегнетовой соли, некоторым видам синтетических кристаллов и керамики. При переходе от сжатия пластины к ее растяжению электрические заряды обкладок изменяют знаки. Пьезоэлектрический эффект обратим: если пластину кварца поместить в электрическое поле, то в кварце возникнет упругая деформация — сжатие или расширение в соответствии с направлением электрического поля. Это явление названо обратным пьезоэлекрическим эффектом.
Пластина кварца способна к собственным механическим колебаниям, при которых как по толщине, так и по длине распространяются упругие возмущения. Частота упругих колебаний зависит от размеров пластины. Так, поперечные колебания при толщине пластины b (в мм) имеют собственную частоту примерно 2,84/b (в МГц), а продольные колебания при длине пластины L (в мм) — 2,7/L МГц.
Чтобы поддерживать собственные колебания пластины незатухающими, ее включают в схему автогенератора с помощью металлических обкладок и кварцедержателя. Наиболее распространенный способ наложения обкладок — нанесение слоев серебра на поверхность кварца. Кварцедержатель служит для контакта внешних проводов с обкладками. Конструкцию из кварцевой пластины и кварцедержателя называют кварцевым резонатором.
Рисунок 7 – Эквивалентная схема и АЧХ кварцевого резонатора
Кварцевый резонатор можно представить эквивалентной схемой замещения изображенной на рисунке 7. С0 отображает емкость между обкладками кварца. Вторая ветвь, состоящая из индуктивности LS, емкости CS и активного сопротивления RS, представляет собой последовательный колебательный контур, собственная частота которого определяется формулой:
где C=(CS-CO)/(CS+CO) — эквивалентная емкость контура с учетом емкости кварцедержателя
Из АЧХ на рисунке 7, б видно, что, кроме резонанса токов (частота Fo), в кварцевом резонаторе имеет место также и резонанс напряжения (частота Fv). Частота резонанса по напряжению определяется цепочкой LS-RS-CS и равна
Обычно кварцевый резонатор подключается в цепь положительной обратной связи (вместо конденсатора). Для подстройки колебаний кварцевого резонатора в небольших предела последовательно с ним подключается подстроечный конденсатор. Частота генератора с кварцевой стабилизацией частоты определяется резонансной частотой кварцевого резонатора.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.