RU171416U1 - GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED FREQUENCY OF HARMONIOUS OSCILLATIONS - Google Patents
GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED FREQUENCY OF HARMONIOUS OSCILLATIONS Download PDFInfo
- Publication number
- RU171416U1 RU171416U1 RU2016120802U RU2016120802U RU171416U1 RU 171416 U1 RU171416 U1 RU 171416U1 RU 2016120802 U RU2016120802 U RU 2016120802U RU 2016120802 U RU2016120802 U RU 2016120802U RU 171416 U1 RU171416 U1 RU 171416U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- frequency
- output
- generator
- oscillations
- capacitor
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
- H03K—PULSE TECHNIQUE
- H03K3/00—Circuits for generating electric pulses; Monostable, bistable or multistable circuits
- H03K3/02—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses
- H03K3/26—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of bipolar transistors with internal or external positive feedback
Landscapes
- Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
Abstract
Полезная модель генератора на КМОП транзисторах ультравысоких манипулированных по частоте колебаний относится к области радиотехники и может быть использована в радиопередающих устройствах, в измерительной технике в качестве источника ультравысоких частотно манипулированных сигналов.Достигаемым техническим результатом настоящей полезной модели является расширение функциональных возможностей генератора амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах, заключающееся в генерации колебаний, манипулированных по частоте.Генератор содержит три логических элемента, пять конденсаторов, резистор, nМОП транзистор с индуцированным каналом, внешний генератор управляющих прямоугольных импульсов.Порождение в генераторе на КМОП транзисторах ультравысоких неманипулированных по частоте электрических колебаний по своей природе аналогично генерации высокочастотных колебаний в полупроводниковом материале с электронной проводимостью, обнаруженной в 1963 году Ганном. Манипуляция частоты происходит за счет изменения времени прохождения сигнала с выхода второго ЛЭ НЕ на второй вход ЛЭ 2ИЛИ-НЕ, возникающего в результате резких изменений сопротивления цепи обратной связи в генераторе.A useful model of an oscillator based on CMOS transistors of ultrahigh frequency-manipulated oscillations relates to the field of radio engineering and can be used in radio transmitting devices, in measurement technology as a source of ultrahigh frequency-manipulated signals. The technical result of this utility model achieved is the expansion of the functionality of the generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors, which consists in the generation of oscillations, is manipulated frequency generator.The generator contains three logic elements, five capacitors, a resistor, an n-MOS transistor with an induced channel, an external generator of control rectangular pulses. The generation of ultra-high frequency non-frequency-controlled electric oscillations in a CMOS transistor is similar in nature to the generation of high-frequency oscillations in a semiconductor material with electronic conductivity discovered in 1963 by Gann. Frequency manipulation occurs due to a change in the signal propagation time from the output of the second LE LE to the second input of the LE 2IL-NOT LE, arising as a result of sharp changes in the resistance of the feedback circuit in the generator.
Description
Полезная модель относится к области радиотехники и может быть использована в радиопередающих устройствах, в измерительной технике в качестве источника ультравысоких частотно-манипулированных колебаний. Ультравысокие радиочастоты занимают диапазон 0,3-3,0 (ГГц) [1, стр. 238].The utility model relates to the field of radio engineering and can be used in radio transmitting devices, in measuring equipment as a source of ultra-high frequency-manipulated oscillations. Ultra-high radio frequencies occupy the range of 0.3-3.0 (GHz) [1, p. 238].
Известна структура распространенного интерполяционного (гетеродинного) устройства реализации частотной манипуляции (фиг. 1) [2, стр. 438]. Устройство содержит кварцевый задающий генератор (21) с частотой fкв, диапазонный, так называемый интерполяционный, генератор (22) с частотой генерации fд, смеситель (23) (преобразователь частоты), высокочастотный избирательный фильтр (24), частотный манипулятор (25), источник телеграфного сигнала (26). Колебания с частотами fкв и fд подаются на смеситель (23), работающий в нелинейном режиме. В результате в спектре тока смесителя образуются, в частности, комбинационные компоненты вида fпр1=fкв-fд и fпр2=fкв+fд. Одна из частот преобразования выделяется фильтром (24) и поступает на выход устройства. Частотная манипуляция осуществляется с помощью реактивной лампы (или реактивного транзистора, или диода), которая (который) включается параллельно контуру диапазонного задающего генератора [2, стр. 439]. Необходимо отметить, что генераторы (21) и (22), избирательный фильтр (24) содержат индуктивности, поэтому устройство (фиг. 1) совершенно не привлекательно для интегральной реализации. Кроме того, «управляется реактивная лампа специальным электронным манипулятором (фиг. 2) [2, стр. 439]». Он является энергоемким, он не может быть реализован в интегральном исполнении.The known structure of a common interpolation (heterodyne) device for implementing frequency manipulation (Fig. 1) [2, p. 438]. The device contains a quartz master oscillator (21) with a frequency of f square , a so-called interpolation oscillator, a generator (22) with a frequency of generation f d , a mixer (23) (frequency converter), a high-pass selective filter (24), a frequency manipulator (25) telegraph signal source (26). Oscillations with frequencies f q and f d are fed to a mixer (23) operating in a nonlinear mode. As a result, in the current spectrum of the mixer, in particular, combinational components of the form f pr1 = f sq -f d and f pr2 = f sq + f d are formed . One of the conversion frequencies is allocated by the filter (24) and is output to the device. Frequency manipulation is carried out using a reactive lamp (or reactive transistor, or diode), which (which) is switched on in parallel with the contour of the range master oscillator [2, p. 439]. It should be noted that the generators (21) and (22), the selective filter (24) contain inductances, so the device (Fig. 1) is completely unattractive for integral implementation. In addition, "a reaction lamp is controlled by a special electronic manipulator (Fig. 2) [2, p. 439]." It is energy-intensive, it cannot be implemented in an integrated version.
Наиболее близким к заявленному генератору является известный генератор амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах [3]. Он содержит внешний генератор управляющих прямоугольных импульсов, четыре КМОП транзистора, четыре конденсатора постоянной емкости. Структурная схема генератора амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах [3] может быть представлена в виде фиг. 3 - прототип.Closest to the claimed generator is a known generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors [3]. It contains an external generator of control rectangular pulses, four CMOS transistors, four capacitors of constant capacitance. The block diagram of the generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors [3] can be represented in the form of FIG. 3 - prototype.
Механизм преобразования энергии источника питания в энергию переменных усиленных сигналов объясняется «проявлением отрицательной дифференциальной проводимости в объеме полупроводникового материала, обладающего электропроводностью n-типа, при приложении к нему электрического поля определенной напряженности. При этом постоянное напряжение U0, приложенное к полупроводниковому образцу длиной L, должно создавать электрическое поле Е0, находящееся в интервале,The mechanism of converting the energy of the power source into the energy of variable amplified signals is explained by the “manifestation of negative differential conductivity in the volume of a semiconductor material having n-type conductivity when an electric field of a certain intensity is applied to it. In this case, a constant voltage U 0 applied to a semiconductor sample of length L should create an electric field E 0 in the range
который ограничивает падающий участок вольт-амперной характеристики (фиг. 4) [4, стр. 31].which limits the falling section of the current-voltage characteristics (Fig. 4) [4, p. 31].
Генератор амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах способен генерировать гармонические колебания в широком (сотни МГц - единицы ГГц) интервале частот с низким коэффициентом нелинейных искажений [таблица, [3]]. При этом генерация высокочастотных гармонических колебаний в генераторе манипулированных по амплитуде гармонических сигналов на КМОП транзисторах по своей природе аналогична генерации высокочастотных колебаний в полупроводниковом материале с электронной проводимостью, «обнаруженной Ганном» [5, стр. 288].A generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors is capable of generating harmonic oscillations in a wide (hundreds of MHz - GHz units) frequency range with a low coefficient of nonlinear distortion [table, [3]]. Moreover, the generation of high-frequency harmonic oscillations in the oscillator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors is inherently similar to the generation of high-frequency oscillations in a semiconductor material with electronic conductivity “detected by Hann” [5, p. 288].
Недостатком этого известного генератора амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах является то, что он не может генерировать манипулированные по частоте электрические колебания.The disadvantage of this known generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors is that it cannot generate frequency-manipulated electrical oscillations.
Целью заявленного технического решения является расширение функциональных возможностей генератора амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах путем совершенствования его конструкции.The purpose of the claimed technical solution is to expand the functionality of the generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors by improving its design.
Достигаемым техническим результатом генератора на КМОП транзисторах ультравысоких манипулированных по частоте колебаний является расширение функциональных возможностей генератора амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах, заключающееся в генерации гармонических колебаний, манипулированных по частоте.The technical result achieved by the generator on CMOS transistors of ultrahigh-frequency-manipulated oscillations is to expand the functionality of the generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors, which consists in the generation of harmonic oscillations, frequency-manipulated.
Заявленный генератор (фиг. 8) содержит выполненные на КМОП транзисторах логические элементы: ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2) {для упрощения изложения и улучшения наглядности построения заявленного генератора выводы ЛЭ 2ИЛИ-НЕ дополнительно обозначены: первый вход - символом «а» без кавычек, второй вход - символом «b» без кавычек, выход - символом «с» без кавычек}, первый ЛЭ НЕ (3), второй ЛЭ НЕ (4) {для упрощения изложения и улучшения наглядности построения заявленного генератора выход ЛЭ НЕ (4) обозначен символом «d» без кавычек}, [вид ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2) в заявленном генераторе представлен на фиг. 6], заявленный генератор содержит также конденсаторы постоянной емкости: разделительный конденсатор Сразд (5), конденсаторы С1 (6), С2 (7), С3 (8), при этом выход (с) ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2) соединен с первым выводом конденсатора С1 (6) и входом первого ЛЭ НЕ (3), выход первого ЛЭ НЕ (3) соединен с первым выводом конденсатора С2 (7) и входом второго ЛЭ НЕ (4), выход (d) второго ЛЭ НЕ (4) соединен с первыми выводами конденсатора С3 (8) и разделительного конденсатора Сразд (5), вторые выводы конденсаторов С1 (6), С2 (7), С3 (8) соединены с общей шиной источника питания устройства, второй вывод конденсатора Сразд (5) является выходом полезной модели заявленного генератора, и отличается тем, что введен блок (9) изменения частот генерируемых компонент в составе манипулированного по частоте выходного гармонического сигнала, выход (d) второго ЛЭ НЕ (4) соединен с входом блока (9), выход блока (9) соединен с (b) вторым входом ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2), реализация блока (9) приведена на фиг. 7, она содержит: внешний генератор (10) прямоугольных управляющих импульсов, потенциальный выход которого соединен с затвором nMOП транзистора Q9 (11) с индуцированным каналом, блок (9) также содержит Г-образный RC-фильтр в составе элементов: конденсатора С5 (12), резистора R1 (13), при этом сток транзистора Q9 (11) соединен с (d) выходом второго ЛЭ НЕ (4), а также с первым выводом резистора R1 (13), исток транзистора Q9 (11) соединен с (b) вторым входом ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2), с вторым выводом резистора R1 (13) и первым выводом конденсатора С5 (12), второй вывод конденсатора С5 (12) соединен с общей шиной источника питания устройства.The claimed generator (Fig. 8) contains the logical elements performed on CMOS transistors: LE 2OR-NOT (2) {to simplify the presentation and improve the visibility of the construction of the claimed generator, the LE 2OR-NOT conclusions are additionally indicated: the first input is marked with the symbol "a" without quotes, the second input is marked with “b” without quotes, the output is marked with “c” without quotes}, the first LE is NOT (3), the second LE is NOT (4) {to simplify the presentation and improve the visibility of constructing the claimed generator, the output of LE is NOT (4) indicated the symbol "d" without quotes}, [type LE 2OR-NOT (2) in the declared generator the core is shown in FIG. 6], the inventive generator also contains constant capacitors: an isolation capacitor C section (5), capacitors C1 (6), C2 (7), C3 (8), while the output (c) of LE 2OR-NOT (2) is connected to the first output of the capacitor C1 (6) and the input of the first LE LE (3), the output of the first LE LE (3) is connected to the first output of the capacitor C2 (7) and the input of the second LE NOT (4), the output (d) of the second LE NOT (4) ) is connected to the first terminals of the capacitor C3 (8) and the isolation capacitor C section (5), the second terminals of the capacitors C1 (6), C2 (7), C3 (8) are connected to the common bus of the device power supply, the second the output of the capacitor C section (5) is the output of a useful model of the inventive generator, and differs in that a unit (9) for changing the frequencies of the generated components in the frequency-manipulated output harmonic signal is introduced, the output (d) of the second LE NOT (4) is connected to the input block (9), the output of block (9) is connected to (b) the second input of the
Совокупность фиг. 5 и фиг. 7 дает структурную схему генератора на КМОП транзисторах ультравысоких манипулированных по частоте гармонических колебаний (фиг. 8).The combination of FIG. 5 and FIG. 7 gives a block diagram of a CMOS transistor of ultrahigh frequency-manipulated harmonic oscillations (FIG. 8).
Заявленный генератор работает следующим образом. «В полупроводниковом материале с электронной электропроводностью в 1963 году Ганн обнаружил явление генерации высокочастотных колебаний электрического тока в случае приложения к образцу полупроводникового материала постоянного напряжения, превышающего некоторое критическое значение. Оказалось, что частота колебаний зависит от длины образца и лежит в диапазоне нескольких гигагерц» [5, стр. 288].The claimed generator operates as follows. “In 1963, Gann discovered the phenomenon of generating high-frequency oscillations of electric current in a semiconductor material with electronic electrical conductivity when a dc voltage is applied to the semiconductor material that exceeds a certain critical value. It turned out that the oscillation frequency depends on the length of the sample and lies in the range of several gigahertz ”[5, p. 288].
Включение источника питания устройства приводит к выполнению условия (1) в объеме полупроводникового материала с электропроводностью n-типа канала nMOП транзистора (Q1) (14) (фиг. 6) логического элемента 2ИЛИ-НЕ (2) (фиг. 5). Реализация условия (1) влечет за собой возникновение в объеме полупроводникового материала с электропроводностью n-типа nMOП транзистора (Q1) (14) (фиг. 6) механизма преобразования энергии источника питания в энергию переменных электрических колебаний. Сгенерированное ультравысокое электрическое колебание, достигнув выхода генератора, попадает на вход цепи положительной обратной связи, состоящей из входного сопротивления nMOП транзистора (Q4) (15) (фиг. 6) второго входа (b) логического элемента 2ИЛИ-НЕ (2) (фиг. 5) и эквивалентного сопротивления Zэкв, которое образовано элементами (фиг. 8): выходная емкость Свых генератора прямоугольных манипулирующих импульсов (10), резистор R1 (13), конденсатор С5 (12), а также элементами nMOП транзистора (Q9) (11) [6, стр. 61]: Сзат - емкость затвора, Сзс - емкость затвор-сток, Ri - внутреннее сопротивление, Сси - емкость сток-исток. Цепь положительной обратной связи обеспечивает выполнение баланса фаз и баланса амплитуд в генераторе. В итоге, в заявленном генераторе реализуется стационарный режим генерации ультравысоких не манипулированных по частоте гармонических колебаний.Turning on the power supply of the device leads to the fulfillment of condition (1) in the volume of a semiconductor material with an n-type channel conductivity nMOP of the transistor (Q1) (14) (Fig. 6) of the 2OR-NOT logic element (2) (Fig. 5). The implementation of condition (1) entails the appearance in the volume of a semiconductor material with n-type conductivity nMOP transistor (Q1) (14) (Fig. 6) of a mechanism for converting the energy of a power source into the energy of alternating electrical vibrations. The generated ultrahigh electrical oscillation, reaching the generator output, enters the input of the positive feedback circuit, consisting of the input resistance nMOP of the transistor (Q4) (15) (Fig. 6) of the second input (b) of the 2 OR-NOT logic element (2) (Fig. 5) and the equivalent resistance Z equiv , which is formed by the elements (Fig. 8): the output capacitance C of the output of the generator of rectangular manipulating pulses (10), the resistor R1 (13), the capacitor C5 (12), as well as the elements of the nMOP transistor (Q9) ( 11) [6, page 61.] C. tightened - the gate capacitance C gc - gate-drain capacitance, R i - internal resistance, C si - drain-source capacitance. The positive feedback circuit ensures that the phase balance and amplitude balance in the generator are fulfilled. As a result, the inventive generator implements a stationary mode of generation of ultra-high harmonic oscillations not manipulated in frequency.
Генерация электромагнитных колебаний под действием сильного электрического поля в образце полупроводникового материала с электронной электропроводностью физически отражает механизм преобразования энергии источника питания в энергию переменных электрических колебаний в объеме полупроводникового материала с электропроводностью n-типа. Это явление генерации электромагнитных колебаний получило название эффект Ганна.The generation of electromagnetic waves under the influence of a strong electric field in a sample of a semiconductor material with electronic conductivity physically reflects the mechanism for converting the energy of the power source into the energy of alternating electrical vibrations in the volume of a semiconductor material with n-type conductivity. This phenomenon of the generation of electromagnetic waves is called the Gunn effect.
Эффект Ганна связан с тем, что в образце (полупроводникового материала с электропроводностью n-типа) периодически возникает, перемещается по нему со скоростью (v) близкой к дрейфовой скорости электронов вне домена и исчезает область сильного электрического поля, которую называют электрическим доменом. Если поле вне домена превышает E1 (1), то у катода начинает формироваться новый домен, плотность тока уменьшается и процесс повторяется. «Обычно домен образуется в непосредственной близости от катода, так как вблизи от контактов концентрация неоднородностей больше» [7, стр. 73]. В данном случае «катодом» является исток nMOП транзистора (Q1) (14) (фиг. 6) с индуцированным каналом логического элемента 2ИЛИ-НЕ (2) (фиг. 6). «Домен возникает вследствие неустойчивости однородного распределения электрического поля при проявлении отрицательной дифференциальной проводимости» [4, стр. 34].The Gunn effect is due to the fact that it periodically arises in a sample (semiconductor material with n-type conductivity), moves along it with a speed (v) close to the electron drift velocity outside the domain, and the region of a strong electric field, which is called the electric domain, disappears. If the field outside the domain exceeds E 1 (1), then a new domain begins to form at the cathode, the current density decreases and the process repeats. “Usually, a domain is formed in the immediate vicinity of the cathode, since the concentration of inhomogeneities is greater near the contacts” [7, p. 73]. In this case, the "cathode" is the source of the nMOP transistor (Q1) (14) (Fig. 6) with the induced channel of the 2 OR-NOT logic element (2) (Fig. 6). “The domain arises due to the instability of the uniform distribution of the electric field during the manifestation of negative differential conductivity” [4, p. 34].
Генерация в заявленном генераторе на КМОП транзисторах ультравысоких не манипулированных по частоте гармонических колебаний по своей природе аналогична генерации высокочастотных колебаний в полупроводниковом материале с электронной проводимостью, «обнаруженной Ганном» [5, стр. 288].The generation in the inventive CMOS transistor of ultrahigh frequency-harmonic oscillations not manipulated by frequency is inherently similar to the generation of high-frequency oscillations in a semiconductor material with electronic conductivity "detected by Hann" [5, p. 288].
Механизм манипуляции частоты (изменения значения частоты) генерации следующий. Под действием перепадов 1→0, 0→1 напряжения управляющего генератора (10), приложенного к затвору nMOП транзистора Q9 (11) с индуцированным каналом, сопротивление канала указанного транзистора резко изменяется в зависимости от величины управляющего напряжения манипулирующего генератора (10). Сопротивление nMOП транзистора с индуцированным каналом Q9 (11) «в зависимости от управляющего напряжения может принимать два значения: RvT=Rнас→0, если VT включен, и RvT=Rзап→∞, если VT выключен» [6, стр. 410]. Это приводит к изменению эквивалентного сопротивления Zэкв блока (9) (фиг. 5). Реализация блока изменения частоты генерируемых компонент в составе манипулированного по частоте выходного гармонического сигнала приведена на (фиг. 7). В итоге, изменяется время прохождения сигнала с выхода (d) второго ЛЭ НЕ (4) на (b) второй вход ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (фиг. 5), все это влечет за собой изменения частот генерируемых компонент в составе выходного манипулированного по частоте сигнала (фиг. 9). В частности, при поступлении на затвор nMOП транзистора с индуцированным каналом Q9 (11) напряжения, равного уровню логического нуля, RvT=Rзап→∞. Поэтому сигнал с выхода второго ЛЭ НЕ поступает на второй вход ЛЭ 2ИЛИ-НЕ с задержкой, обусловленной конденсатором С5 (12) и сопротивлением Rэкв, которое образовано параллельным соединением сопротивления сток-исток запертого транзистора Q9 (11) RvT=Rзап→∞ и резистора R1 (13). Величина сопротивления Rэкв в рассматриваемом случае близка к значению сопротивления R1 (13). При этом частота генерации гармонических колебаний имеет значение f1. При поступлении на затвор nMOП транзистора с индуцированным каналом Q9 (11) напряжения, равного уровню логической единицы, RvT=Rнас→0. Поэтому сигнал с выхода (d) второго ЛЭ НЕ (4) практически без задержки поступает на (b) второй вход ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2). Изменение (в данном случае уменьшение) времени прохождения сигнала с выхода второго ЛЭ НЕ (4) на второй вход ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2) влечет за собой изменение (в данном случае увеличение) частоты генерации гармонических колебаний, которая принимает значение f2. Таким образом, частоты генерации f2 и f1 выходного манипулированного по частоте гармонического сигнала находятся в соотношенииThe mechanism of frequency manipulation (changing the frequency value) of generation is as follows. Under the action of
При воздействии перепадов 1→0, 0→1 напряжения манипулирующего генератора (10) на затвор МОП транзистора с индуцированным каналом n-типа Q9 (11) изменение частоты генерируемых колебаний заявленным генератором происходит без разрыва фазы генерируемого сигнала.Under the influence of
Проведено моделирование полезной модели генератора на КМОП транзисторах ультравысоких манипулированных по частоте гармонических колебаний.A useful model of the generator was simulated on CMOS transistors of ultrahigh frequency-manipulated harmonic oscillations.
За генерацию ультравысоких колебаний непосредственно несут ответственность три конденсатора: С1 (6), С2 (7), С3 (8) и три логических элемента: ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2), первый ЛЭ НЕ (3), второй ЛЭ НЕ (4) (фиг. 5). Смену частот в составе манипулированного по частоте колебания обеспечивает блок 9 (фиг. 5). Вариация частот колебаний осуществлялась путем изменения значений емкостей конденсаторов С1 (6), С2 (7), С3 (8), а также за счет изменения эквивалентного сопротивления (Zэкв) цепи положительной обратной связи заявленного генератора. В логическом элементе 2ИЛИ-НЕ(2), первом ЛЭ НЕ (3), втором ЛЭ НЕ (4) использованы КМОП транзисторы с индуцированными каналами, в качестве транзистора Q9 (11) (фиг. 7) использован nMOП транзистор с индуцированным каналом. Параметры каналов МОП транзисторов: длина канала l=0,18u, ширина канала w=0,22u. Принято: Сразд (5)=0,1pF. Параметры генератора (10) прямоугольных импульсов: частота F=3 МГц, длительность 45%, напряжение 4 В. Для питания логических элементов ИЛИ-НЕ (2), НЕ (3), НЕ (4) заявленного генератора, реализованного согласно структурной схеме (фиг. 8), использован источник Digital Power (VCC) с напряжением 5 В. Отмечались логические уровни сигнала на затворе nMOП транзистора Q9 (11), значения частот генерации при вариации, величин элементов С1 (6), С2 (7), С3 (8), С5 (12), R1 (13). Значения конденсаторов задавались в pF. Результаты измерений приведены в таблице. Амплитуда выходного напряжения устройства генерации составила порядка 2,25 В.Three capacitors are directly responsible for the generation of ultra-high oscillations: C1 (6), C2 (7), C3 (8) and three logical elements: LE 2OR-NOT (2), the first LE NOT (3), the second LE NOT (4) (Fig. 5). The change of frequencies in the composition of the frequency-manipulated oscillation provides block 9 (Fig. 5). The vibration frequencies were varied by changing the capacitance values of the capacitors C1 (6), C2 (7), C3 (8), as well as by changing the equivalent resistance (Z equiv ) of the positive feedback circuit of the claimed generator. In the logic element 2OR-NOT (2), the first LE NOT (3), the second LE NOT (4), CMOS transistors with induced channels are used, as the Q9 (11) transistor (Fig. 7) an nMOP induced-channel transistor is used. Channel parameters of MOS transistors: channel length l = 0.18u, channel width w = 0.22u. Accepted: With section (5) = 0.1pF. The parameters of the generator (10) of rectangular pulses: frequency F = 3 MHz, duration 45%,
Полученные в таблице данные позволяют заключить:The data obtained in the table allow us to conclude:
- частота генерации при перепаде напряжения 1→0 на затворе транзистора Q9 (11) снижается. Это происходит за счет резкого увеличения сопротивления канала nMOП транзистора с индуцированным каналом. Поэтому эквивалентное сопротивление Rэкв параллельно соединенных резистора R1 и транзистора Q9 (11) возрастает, становясь близким по величине к значению сопротивления R1. Все это приводит к снижению частоты генерации;- the generation frequency with a voltage drop of 1 → 0 at the gate of the transistor Q9 (11) decreases. This is due to a sharp increase in the channel resistance of the nMOP transistor with an induced channel. Therefore, the equivalent resistance R equiv of the parallel-connected resistor R1 and transistor Q9 (11) increases, becoming close in magnitude to the value of the resistance R1. All this leads to a decrease in the frequency of generation;
- увеличение значения любого из конденсаторов (6), (7), (8), (12) приводит к снижению частоты генерации. Это происходит потому, что рост величины емкости конденсатора увеличивает время на переходные процессы (в частности, заряд и разряд конденсатора) при прохождении тока через конденсатор. В результате частота генерации снижается. При уменьшении емкости конденсатора по этой же причине частота генерации растет;- an increase in the value of any of the capacitors (6), (7), (8), (12) leads to a decrease in the generation frequency. This is because an increase in the capacitance of the capacitor increases the time for transients (in particular, the charge and discharge of the capacitor) when the current passes through the capacitor. As a result, the generation frequency decreases. With a decrease in the capacitance of the capacitor for the same reason, the generation frequency increases;
- снижение величины резистора R1 Г-образного RC-фильтра уменьшает время прохождения сигнала с входа блока (9) до (b) второго входа ЛЭ 2ИЛИ-НЕ (2) (фиг. 5). Это приводит к росту частоты генерации;- reducing the value of the resistor R1 of the L-shaped RC filter reduces the signal transit time from the input of the block (9) to (b) the second input of the
- одновременное изменение (например, увеличение) значений двух элементов, один из которых любой конденсатор (6), (7), (8), (12), а второй - резистор R1 (13), приводит к более существенному изменению (в данном случае снижению) частоты генерации, чем при изменении значения только одного из указанных выше элементов. Это объясняется более резким изменением (в данном случае ростом) времени прохождения сигнала по всей цепи генератора.- a simultaneous change (for example, an increase) in the values of two elements, one of which is any capacitor (6), (7), (8), (12), and the second - resistor R1 (13), leads to a more significant change (in this in case of a decrease) in the generation frequency than when changing the value of only one of the above elements. This is due to a more dramatic change (in this case, an increase) in the signal transit time along the entire generator circuit.
Таким образом, регулировать значения частот генерации f2 и f1 можно путем изменения величин конденсаторов C1, С2, С3, С5 и изменения величины сопротивления резистора R1. В частности, при перепадах напряжения генератора прямоугольных импульсов V2 (10) 0→1 или 1→0 рост значения конденсатора С1 снижает частоты генерации f2 и f1 (эксп. №№1, 2), рост значения конденсатора С2 снижает частоты генерации f2 и f1 (эксп. №№3, 1), рост значения конденсатора С3 снижает частоты генерации f2 и f1 (эксп. №№4, 1), рост значения конденсатора С5 снижает частоты генерации f2 и f1 (эксп. №№6, 1), рост значения резистора R1 снижает частоты генерации f2 и f1 (эксп. №№2, 8), одновременный рост значения резистора R1 и значения любого (или любых) конденсатора (конденсаторов), например С1 (6), приводит к более существенным изменениям значений частот генерации f2 и f1 (эксп. 1, 8).Thus, it is possible to adjust the values of the generation frequencies f 2 and f 1 by changing the values of the capacitors C1, C2, C3, C5 and changing the resistance value of the resistor R1. In particular, when the voltage drops of the rectangular pulse generator V2 (10) 0 → 1 or 1 → 0, an increase in the value of the capacitor C1 reduces the generation frequency f 2 and f 1 (exp. No. 1, 2), an increase in the value of the capacitor C2 reduces the generation frequency f 2 and f 1 (exp. No. 3, 1), an increase in the value of the capacitor C3 reduces the generation frequency f 2 and f 1 (exp. No. 4, 1), an increase in the value of the capacitor C5 reduces the generation frequency f 2 and f 1 (exp No. 6, 1), an increase in the value of the resistor R1 reduces the generation frequencies f 2 and f 1 (exp. No. 2, 8), a simultaneous increase in the value of the resistor R1 and the value of any (or any) condensate (capacitors), for example, C1 (6), leads to more significant changes in the values of the generation frequencies f 2 and f 1 (exp. 1, 8).
Генератор на КМОП транзисторах ультравысоких манипулированных по частоте гармонических колебаний может быть реализован в интегральном исполнении в субмикронных технологиях, он не содержит классических, свойственных генератору с самовозбуждением частотно-избирательных систем. Обеспечение стационарного режима генерации обусловлено введением положительной обратной связи в заявленный генератор.A generator based on CMOS transistors of ultrahigh-frequency-manipulated harmonic oscillations can be implemented integrally in submicron technologies; it does not contain the classical ones characteristic of a generator with self-excitation frequency-selective systems. Providing a stationary mode of generation due to the introduction of positive feedback in the inventive generator.
Частотная манипуляция генерируемых без разрыва фазы ультравысоких гармонических сигналов с частотами гармонических компонент выходного колебания с частотами f2 и f1, при этом f2>f1, реализуется при скачкообразных изменениях, перепадах 0→1 и 1→0 управляющего напряжения от внешнего генератора (10) прямоугольных управляющих импульсов, поступающих на затвор транзистора Q9 (11), стоящего в цепи положительной обратной связи генератора на КМОП транзисторах ультравысоких манипулированных по частоте колебаний. Временные интервалы длительностей перепадов напряжений 1→0 и 0→1 определяются соответствующим кодированием передаваемой информации.Frequency manipulation of ultra-high harmonic signals generated without phase discontinuity with frequencies of harmonic components of the output oscillations with frequencies f 2 and f 1 , with f 2 > f 1 being realized with spasmodic changes, drops 0 → 1 and 1 → 0 of the control voltage from an external generator ( 10) rectangular control pulses entering the gate of the transistor Q9 (11), standing in the positive feedback circuit of the generator on CMOS transistors ultra-high frequency-manipulated oscillations. The time intervals of the duration of the voltage drops 1 → 0 and 0 → 1 are determined by the corresponding encoding of the transmitted information.
Таким образом, заявленная полезная модель обеспечивает более широкие функциональные возможности генератора амплитудно-манипулированных гармонических сигналов на КМОП транзисторах [3]. Это заключается в генерации ультравысоких гармонических колебаний, манипулированных по частоте.Thus, the claimed utility model provides wider functionality of the generator of amplitude-manipulated harmonic signals on CMOS transistors [3]. This consists in the generation of ultra-high harmonic oscillations, frequency-manipulated.
Источники информацииInformation sources
1. Словарь радиолюбителя. Под редакцией Л.П. Крайзмера и В.П. Сочивко. Издание пятое, переработанное и дополненное. Ленинград: «Энергия», Ленинградское отделение. 1979. - 398 с.1. Dictionary of amateur radio. Edited by L.P. Kraismera and V.P. Fortunately. The fifth edition, revised and supplemented. Leningrad: "Energy", Leningrad branch. 1979.- 398 p.
2. Пахлавян А.Н. Радиопередающие устройства. - М.: Связь, 1967. - 567 с.2. Pakhlavyan A.N. Radio transmitting devices. - M .: Communication, 1967 .-- 567 p.
3. Мушта А.И., Шеховцов Д.В. Патент на полезную модель РФ №158709. «Генератор амплитудно-манипулированных гармонических сигналов». Приоритет полезной модели 29 апреля 2015 г. Зарегистрировано в Государственном реестре полезных моделей Российской федерации 26 октября 2015 г. Опубликовано 20.01.2016 г. Бюл. №2.3. Mushta A.I., Shekhovtsov D.V. Patent for utility model of the Russian Federation No. 158709. "Generator of amplitude-manipulated harmonic signals." Utility Model Priority April 29, 2015. Registered in the State Register of Utility Models of the Russian Federation October 26, 2015. Published on January 20, 2016 Bull. No. 2.
4. Ефимов И.Е. Микроэлектроника. Физические и технологические основы, надежность. / И.Е. Ефимов, Ю.И. Горбунов, И.Я. Козырь. - М.: Высш. шк. 1977. - 416 с.4. Efimov I.E. Microelectronics. Physical and technological fundamentals, reliability. / I.E. Efimov, Yu.I. Gorbunov, I.Ya. Trump. - M .: Higher. school 1977 .-- 416 p.
5. Ефимов И.Е. Микроэлектроника. Проектирование, виды микросхем, новые направления. / И.Е. Ефимов, Ю.И. Горбунов, И.Я. Козырь. - М.: Высш. шк. 1978. - 312 с.5. Efimov I.E. Microelectronics. Design, types of microcircuits, new directions. / I.E. Efimov, Yu.I. Gorbunov, I.Ya. Trump. - M .: Higher. school 1978.- 312 p.
6. Опадчий Ю.Ф. Аналоговая и цифровая электроника. / Ю.Ф. Опадчий, О.П. Глудкин, А.И. Гуров. Под ред. О.П. Глудкина. - М.: Радио и связь. 1996. - 768 с.6. Opadchiy Yu.F. Analog and digital electronics. / Yu.F. Opadchiy, O.P. Gludkin, A.I. Gurov. Ed. O.P. Gludkina. - M .: Radio and communication. 1996 .-- 768 p.
7. Овечкин Ю.А. Полупроводниковые приборы. / Ю.А. Овечкин. - М.: Высш. шк. 1987. - 416 с.7. Ovechkin Yu.A. Semiconductor devices. / Yu.A. Ovechkin. - M .: Higher. school 1987 .-- 416 p.
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120802U RU171416U1 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED FREQUENCY OF HARMONIOUS OSCILLATIONS |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2016120802U RU171416U1 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED FREQUENCY OF HARMONIOUS OSCILLATIONS |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU171416U1 true RU171416U1 (en) | 2017-05-30 |
Family
ID=59032679
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2016120802U RU171416U1 (en) | 2016-05-26 | 2016-05-26 | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED FREQUENCY OF HARMONIOUS OSCILLATIONS |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU171416U1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU178761U1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED ON AMPLITUDE OF OSCILLATIONS |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6211709B1 (en) * | 1998-06-29 | 2001-04-03 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Pulse generating apparatus |
RU110884U1 (en) * | 2011-07-11 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | PULSE GENERATOR |
RU156008U1 (en) * | 2014-11-26 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | FREQUENCY-MODULATED RECTANGULAR RECTANGULAR GENERATOR |
RU158709U1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | AMPLITUDE-MANIPULATED HARMONIC SIGNALS GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS |
-
2016
- 2016-05-26 RU RU2016120802U patent/RU171416U1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6211709B1 (en) * | 1998-06-29 | 2001-04-03 | Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. | Pulse generating apparatus |
RU110884U1 (en) * | 2011-07-11 | 2011-11-27 | Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М.Ф. Решетнева" (СибГАУ) | PULSE GENERATOR |
RU156008U1 (en) * | 2014-11-26 | 2015-10-27 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | FREQUENCY-MODULATED RECTANGULAR RECTANGULAR GENERATOR |
RU158709U1 (en) * | 2015-04-29 | 2016-01-20 | Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт электронной техники" | AMPLITUDE-MANIPULATED HARMONIC SIGNALS GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU178761U1 (en) * | 2017-12-11 | 2018-04-18 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Воронежский государственный университет" (ФГБОУ ВО "ВГУ") | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED ON AMPLITUDE OF OSCILLATIONS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5136260A (en) | PLL clock synthesizer using current controlled ring oscillator | |
RU158709U1 (en) | AMPLITUDE-MANIPULATED HARMONIC SIGNALS GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS | |
KR20120130091A (en) | Temperature-stable oscillator circuit having frequency-to-curretnt feedback | |
Enam et al. | A 300-MHz CMOS voltage-controlled ring oscillator | |
Kinger et al. | Design of improved performance voltage controlled ring oscillator | |
Rajahari et al. | A novel design methodology for high tuning linearity and wide tuning range ring voltage controlled oscillator | |
CN107294513B (en) | Crystal oscillator circuit | |
RU171416U1 (en) | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED FREQUENCY OF HARMONIOUS OSCILLATIONS | |
Semenov et al. | Mathematical Model of Microwave Devices on Resonant Tunneling Diodes for Practical Application in Radar and Electronic Systems | |
US20060232346A1 (en) | Integrated circuit including a ring oscillator circuit | |
RU175056U1 (en) | CMOS transistor ultra-high harmonic oscillator | |
Enuchenko et al. | An 8-bit parallel DAC with segmented architecture | |
Erkan et al. | Current-mode full-wave rectifier circuits using current differencing buffered amplifier | |
RU169628U1 (en) | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MODULATED VIBRATION FREQUENCIES | |
Pandey et al. | Multiphase sinusoidal oscillators using operational trans-resistance amplifier | |
US7321270B2 (en) | Current-controlled CMOS ring oscillator circuit | |
Shaker et al. | Four new oscillators using operational transresistance amplifier | |
RU171907U1 (en) | LC-AUTO GENERATOR ON MOSFET TRANSISTORS OF HIGH FREQUENCY FREQUENCY-MANIPULATED HARMONIOUS OSCILLATIONS | |
RU178761U1 (en) | GENERATOR ON CMOS TRANSISTORS OF ULTRA-HIGH MANIPULATED ON AMPLITUDE OF OSCILLATIONS | |
RU170413U1 (en) | Frequency-Shaped Rectangular Pulse Generator | |
Jazi et al. | A novel bulk driven charge pump for low power, low voltage applications | |
CN101630942A (en) | Voltage controlled oscillator circuit | |
US10554199B2 (en) | Multi-stage oscillator with current voltage converters | |
Jankowski et al. | Current-mode signal processing implementation in HV SoI integrated systems | |
Geng et al. | Short pulse generation with on-chip pulse-forming lines |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM9K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20180527 |