RU156008U1

RU156008U1 - Генератор частотно-модулированных прямоугольных импульсов

Info

Publication number: RU156008U1
Application number: RU2014147820/08U
Authority: RU
Inventors: Александр Иванович Мушта; Дмитрий Витальевич Шеховцов; Сергей Александрович НЕКРАСОВ
Original assignee: Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники"
Priority date: 2014-11-26
Filing date: 2014-11-26
Publication date: 2015-10-27

Abstract

Генератор частотно-модулированных прямоугольных импульсов, содержащий логический элемент 2И-НЕ (1), отличающийся тем, что введены МОП-транзистор (5) с каналом n-типа, генератор модулирующего напряжения (4), П-образный RC-фильтр, состоящий из конденсаторов постоянной емкости (6), (8) и резистора (7) постоянного сопротивления, буферный логический элемент, состоящий из последовательно соединенных (2) первого логического элемента НЕ и (3) второго логического элемента НЕ, первый вывод логического элемента 2И-НЕ (1) подключен к потенциальному выходу +Uисточника питания устройства, выход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен с входом буферного логического элемента, состоящего из первого (2) и второго (3) логических элементов НЕ, выход второго логического элемента НЕ является выходом генератора частотно-модулированных прямоугольных импульсов, использование инверторов в качестве буферного выходного устройства обеспечивает увеличение крутизны фронтов генерируемых частотно-модулированных прямоугольных импульсов, выход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен также с истоком МОП-транзистора с каналом n-типа (5), с первым выводом резистора (7) и первым выводом конденсатора (8), второй вход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен со стоком МОП-транзистора (5), со вторым выводом резистора (7) и первым выводом конденсатора (6), подложка МОП-транзистора (5), а также вторые выводы конденсаторов (6) и (8) соединены с общей шиной питания устройства, потенциальный выход генератора модулирующего напряжения присоединен к затвору МОП-транзистора (5), генератор модулирующего напряжения выполнен таким образом, что приложенное к затвору МОП-транзистора (5) мод�

Description

Генератор частотно-модулированных прямоугольных импульсов

Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в радиопередающих устройствах, в измерительной технике в качестве источника импульсов, модулированных по частоте.

Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей импульсного генератора.

Известен импульсный генератор, содержащий логический элемент 2И-НЕ (1), цепь задержки прохождения сигнала с выхода логического элемента (1) на его второй вход, составленная из двух логических элементов НЕ (фиг. 1) [1, стр. 57].

При нулевом значении сигнала управления Упр на выходе элемента 2И-НЕ имеется логическая единица, которая через обратную связь с задержкой на t_d передается на верхний вход элемента. Таким образом, в исходном состоянии верхний вход элемента 2И-НЕ находится в состоянии логической единицы. Изменение управляющего сигнала является командой для начала работы генератора. Появление единицы на нижнем входе Упр элемента 2И-НЕ дает совпадение единиц на обоих входах, что переводит выход схемы в нулевое состояние. Это состояние длится в течение интервала t_d, так как после него ноль с выхода схемы по обратной связи пойдет на верхний вход элемента и поставит его в единичное состояние, которое также сохранится на время t_d, после чего изменится из-за воздействия цепи обратной связи. Следовательно, генератор будет генерировать симметричные импульсы с длительностями импульса и паузы, равными t_d [1, стр. 57, рис. 1, 6].

Недостатком этого известного устройства является то, что в нем отсутствует возможность модуляции выходного сигнала по частоте, изменение частоты генерируемой последовательности импульсов невозможно без внесения изменений в конструкцию генератора.

Целью заявленного технического решения является расширение функциональных возможностей устройства, заключающееся в генерации последовательности прямоугольных импульсов, модулированных по частоте, путем совершенствования его электрической схемы.

Генератор частотно-модулированных прямоугольных импульсов (фиг. 2) содержит логический элемент 2И-НЕ (1), МОП-транзистор (5) с каналом n-типа, генератор модулирующего напряжения (4), П-образный RC-фильтр, состоящий из конденсаторов (6) и (8) и резистора (7), буферный логический элемент, состоящий из первого логического элемента НЕ (2) и второго логического элемента НЕ (3).

Первый вывод логического элемента 2И-НЕ (1) подключен к потенциальному выходу +U_пит источника питания устройства, выход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен с входом буферного логического элемента, состоящего из первого логического элемента НЕ (2) и второго логического элемента НЕ (3), при этом выход первого логического элемента НЕ (2) соединен с входом второго логического элемента НЕ (3), выход второго логического элемента НЕ (3) является выходом генератора частотно-модулированных прямоугольных импульсов, выход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен также с истоком МОП-транзистора (5) с каналом n-типа, с первым выводом резистора (7) и первым выводом конденсатора (8), второй вход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен со стоком МОП-транзистора (5), со вторым выводом резистора (7) и первым выводом конденсатора (6), подложка МОП-транзистора, а также вторые выводы конденсаторов (6) и (8) соединены с общей шиной источника питания устройства, потенциальный выход генератора модулирующего напряжения (4) присоединен к затвору МОП-транзистора.

Достигаемым техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей генератора импульсов, заключающееся в генерации последовательности прямоугольных импульсов, модулированных по частоте. Технический результат достигается тем, что введены (фиг. 2) МОП-транзистор (5) с каналом n-типа, генератор модулирующего напряжения (4), П-образный RC-фильтр, состоящий из конденсаторов (6) и (8) и резистора (7), буферный логический элемент, состоящий из первого логического элемента НЕ (2) и второго логического элемента НЕ (3).

В случае равенства нулю напряжения на выходе генератора модулирующего напряжения (4) сопротивление R_экв, образованное параллельно включенными выходом (исток-сток) МОП-транзистора (5) с каналом n-типа и резистором (7), представляет собой фиксированную величину, поэтому частотная модуляция генерируемой импульсной последовательности отсутствует. При изменении напряжения на выходе генератора модулирующего напряжения сопротивление канала МОП-транзистора (5) изменяется по закону изменения воздействующего на затвор транзистора напряжения, поэтому эквивалентное сопротивление R_экв, включенное между выходом логического элемента 2И-НЕ и его вторым входом, также изменяется по закону управляющего напряжения, в результате время прохождения сигнала с выхода логического элемента 2И-НЕ (1) на его второй вход подчиняется закону изменения модулирующего напряжения генератора (4), что приводит к частотной модуляции генерируемых прямоугольных импульсов. Итак, генератор модулирующего напряжения выполнен таким образом, что приложенное к затвору МОП-транзистора (5) модулирующее напряжение генератора (4), изменяя величину сопротивления канала МОП-транзистора (5), порождает изменение времени прохождения сигнала с выхода логического элемента 2И-НЕ (1) на его второй вход для частотной модуляции генерируемых прямоугольных импульсов.

Буфер включен после логического элемента 2И-НЕ (1), он является выходным устройством генератора частотно-модулированных прямоугольных импульсов. Использование инверторов в составе буферного логического выходного устройства обеспечивает улучшение формы генерируемых импульсов за счет формирования резких фронтов импульсов на выходе генератора частотно-модулированных прямоугольных импульсов.

Проведено моделирование полезной модели с использованием логического элемента 2И-НЕ (фиг. 3). Параметры транзистора следующие: канал n-типа; длина канала L=0,35 мкм; ширина канала W=0,7 мкм; пороговое напряжение составляет 1 В. Для наглядности результатов моделирования частота гармонического модулирующего сигнала принята равной 500 кГц. На выходе генератора получены частотно-модулированные импульсы, изменяющиеся по закону модулирующего сигнала (фиг. 4). Из приведенной диаграммы видно, что с увеличением напряжения модулирующего сигнала частота выходных импульсов увеличивается, так как сопротивление канала МОП транзистора снижается, то уменьшается сопротивление R_экв, что уменьшает время задержки t_зад прохождения сигнала с выхода логического элемента 2И-НЕ на его второй вход. При уменьшении напряжения модулирующего сигнала наблюдается противоположный процесс. Частота выходных импульсов уменьшается, так как сопротивление канала МОП-транзистора n-типа возрастает, увеличивая при этом время задержки t_зад.

Таким образом, заявляемая полезная модель обеспечивает более широкие функциональные возможности генератора прямоугольных импульсов. Расширение функциональных возможностей генератора импульсов заключается в генерации последовательности прямоугольных импульсов, модулированных по частоте. Осуществление частотной модуляции последовательности прямоугольных импульсов обусловлено изменением сопротивления канала МОП-транзистора под действием модулирующего напряжения, воздействующего на затвор МОП-транзистора.

Литература:

1. Угрюмов Е.П. Цифровая схемотехника: Учеб. пособие для вузов / Е.П. Угрюмов - 2-изд., перераб. и доп. - СПб.: БХВ-Петербург, 2007. - 800 с.: ил.

1

Реферат

Генератор частотно-модулированных прямоугольных импульсов (фиг. 2) содержит логический элемент 2И-НЕ (1), МОП-транзистор (5) с каналом n-типа, генератор модулирующего напряжения (4), П-образный RC-фильтр, состоящий из конденсаторов (6) и (8) и резистора (7), буферный логический элемент, состоящий из последовательно включенных логических элементов НЕ (2) и (3).

Техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей генератора импульсов, заключающееся в генерации последовательности прямоугольных импульсов, модулированных по частоте.

Технический результат достигается тем, что введен МОП-транзистор, резистор (7), конденсаторы (6) и (8), влияющие на время прохождения сигнала с выхода логического элемента (1) на его вход за счет изменения величины сопротивления канала МОП-транзистора под действием модулирующего напряжения генератора 4, приложенного к затвору МОП-транзистора, в результате чего на выходе генератора формируется последовательность модулированных по частоте прямоугольных импульсов.

Claims

Генератор частотно-модулированных прямоугольных импульсов, содержащий логический элемент 2И-НЕ (1), отличающийся тем, что введены МОП-транзистор (5) с каналом n-типа, генератор модулирующего напряжения (4), П-образный RC-фильтр, состоящий из конденсаторов постоянной емкости (6), (8) и резистора (7) постоянного сопротивления, буферный логический элемент, состоящий из последовательно соединенных (2) первого логического элемента НЕ и (3) второго логического элемента НЕ, первый вывод логического элемента 2И-НЕ (1) подключен к потенциальному выходу +U_пит источника питания устройства, выход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен с входом буферного логического элемента, состоящего из первого (2) и второго (3) логических элементов НЕ, выход второго логического элемента НЕ является выходом генератора частотно-модулированных прямоугольных импульсов, использование инверторов в качестве буферного выходного устройства обеспечивает увеличение крутизны фронтов генерируемых частотно-модулированных прямоугольных импульсов, выход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен также с истоком МОП-транзистора с каналом n-типа (5), с первым выводом резистора (7) и первым выводом конденсатора (8), второй вход логического элемента 2И-НЕ (1) соединен со стоком МОП-транзистора (5), со вторым выводом резистора (7) и первым выводом конденсатора (6), подложка МОП-транзистора (5), а также вторые выводы конденсаторов (6) и (8) соединены с общей шиной питания устройства, потенциальный выход генератора модулирующего напряжения присоединен к затвору МОП-транзистора (5), генератор модулирующего напряжения выполнен таким образом, что приложенное к затвору МОП-транзистора (5) модулирующее напряжение генератора (4), изменяя величину сопротивления канала МОП-транзистора (5), порождает изменение времени прохождения сигнала с выхода логического элемента 2И-НЕ (1) на его второй вход для частотной модуляции генерируемых прямоугольных импульсов.