RU2517429C1 - Voltage-controlled generator - Google Patents

Voltage-controlled generator Download PDF

Info

Publication number
RU2517429C1
RU2517429C1 RU2013105348/08A RU2013105348A RU2517429C1 RU 2517429 C1 RU2517429 C1 RU 2517429C1 RU 2013105348/08 A RU2013105348/08 A RU 2013105348/08A RU 2013105348 A RU2013105348 A RU 2013105348A RU 2517429 C1 RU2517429 C1 RU 2517429C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
terminal
capacitor
inductor
output
resistor
Prior art date
Application number
RU2013105348/08A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Михаил Иванович Бочаров
Олег Петрович Новожилов
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет"
Priority to RU2013105348/08A priority Critical patent/RU2517429C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2517429C1 publication Critical patent/RU2517429C1/en

Links

Abstract

FIELD: radio engineering, communication.
SUBSTANCE: voltage-controlled generator comprises two field-effect transistors, five inductance coils, seven capacitors, a conducting bias circuit, an automatic cutoff bias circuit, a control circuit and an external load.
EFFECT: wider range of operating frequencies and frequency stability of generated oscillations.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в качестве источника высокочастотных колебаний в радиопередающих, радиоприемных устройствах и измерительной технике.The invention relates to the field of radio engineering and can be used as a source of high-frequency oscillations in radio transmitting, radio receiving devices and measuring equipment.

Наиболее близким по технической сущности заявляемого устройства является генератор, управляемый напряжением [1], содержащий автогенератор, включающий первую катушку индуктивности, первый вывод которой подключен к источнику напряжения питания, первый конденсатор, первый полевой транзистор (ПТ), сток которого подсоединен к первому выводу первого конденсатора и второму выводу первой катушки индуктивности, а второй вывод первого конденсатора соединен с общей точкой, второй конденсатор, третий конденсатор, четвертый конденсатор и вторую катушку индуктивности, при этом первый вывод второго конденсатора подключен к первому выводу третьего конденсатора, второй вывод третьего конденсатора подсоединен к первому выводу четверного конденсатора, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и затвором первого ПТ, второй вывод четвертого конденсатора подсоединен ко второму выводу второй катушки индуктивности, второй вывод третьего конденсатора и первый вывод четвертого конденсатора подключены к общей точке, пятый конденсатор, первый вывод которого соединен со вторым выводом четвертого конденсатора, цепь отпирающего смещения, состоящую из первого резистора, второго резистора и третьей катушки индуктивности, при этом первый вывод первого резистора соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, точка соединения первого резистора и второго резистора подключена к первому выводу третьей катушки индуктивности, цепь запирающего автоматического смещения, включающую четвертую катушку индуктивности и третий резистор, соединенные последовательно, шестой конденсатор и внешнюю нагрузку, при этом первый вывод четвертой катушки индуктивности подсоединен к истоку первого ПТ и первому выводу шестого конденсатора, второй вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом внешней нагрузки, а второй вывод внешней нагрузки и второй вывод третьего резистора подключены к общей точке, цепь управления, содержащую пятую катушку индуктивности, магнитно-связанную со второй катушкой индуктивности, и седьмой конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом пятой катушки индуктивности, а второй вывод седьмого конденсатора подсоединен к общей точке, введены второй ПТ с выводом подложки МДП типа, причем сток и исток второго ПТ с выводом подложки МДП типа подключены соответственно ко второму выводу пятого конденсатора и общей точке, а затвор второго ПТ с выводом подложки МДП типа подсоединен ко второму выводу пятой катушки индуктивности, источник напряжения смещения, первый электрод которого соединен с подложкой второго ПТ МДП типа, а второй электрод источника напряжения смещения подключен к общей точке, при этом выходом устройства является первый вывод внешней нагрузки.The closest in technical essence of the claimed device is a voltage-controlled generator [1], containing a self-oscillator, including a first inductor, the first output of which is connected to a power source, a first capacitor, a first field effect transistor (PT), the drain of which is connected to the first output of the first a capacitor and a second terminal of a first inductor, and a second terminal of a first capacitor is connected to a common point, a second capacitor, a third capacitor, a fourth capacitor and a second the inductance carcass, the first terminal of the second capacitor connected to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of the third capacitor connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of the second capacitor connected to the first terminal of the second inductor and the gate of the first PT, the second terminal of the fourth capacitor connected to the second the output of the second inductor, the second output of the third capacitor and the first output of the fourth capacitor are connected to a common point, the fifth capacitor, the first the first output of which is connected to the second output of the fourth capacitor, a gate bias circuit consisting of a first resistor, a second resistor and a third inductor, while the first output of the first resistor is connected to the second output of the first inductor, the connection point of the first resistor and second resistor is connected to the first the output of the third inductor, the locking circuit bias, including the fourth inductor and the third resistor connected in series, the sixth cond nsator and external load, while the first terminal of the fourth inductor is connected to the source of the first PT and the first terminal of the sixth capacitor, the second terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the external load, and the second terminal of the external load and the second terminal of the third resistor are connected to a common point, the circuit a control comprising a fifth inductor magnetically coupled to the second inductor, and a seventh capacitor, the first terminal of which is connected to the first terminal of the fifth inductor, and the second the output of the seventh capacitor is connected to a common point, a second transformer with a terminal of a TIR type substrate is introduced, the drain and source of the second transformer with a terminal of a TIR type substrate are connected respectively to the second terminal of the fifth capacitor and a common point, and the gate of the second terminal with a terminal of TIR type substrate is connected to the second output of the fifth inductance coil, a bias voltage source, the first electrode of which is connected to the substrate of the second MOSFET type transformer, and the second bias voltage source electrode is connected to a common point, while the output of the device wa is the first terminal of the external load.

Недостатком известного устройства являются низкие диапазон рабочих частот и стабильность частоты генерируемых колебаний.A disadvantage of the known device is the low operating frequency range and the stability of the frequency of the generated oscillations.

Это обусловлено тем, что в биполярном транзисторе (БТ) диодно-транзисторного ключа при его открытом состоянии (переход база-эмиттер открыт) происходит накопление заряда, что обуславливает появление большой диффузионной емкости. Поэтому уже на относительно низких частотах, составляющих единицы мегагерц, в СВЧ и высокочастотных БТ появляется значительная инерционность, приводящая к увеличению времени его включения и фазовым сдвигам. С ростом частоты инерционность быстро возрастает, что приводит к появлению значительных потерь в БТ и, соответственно, к уменьшению диапазона рабочих частот и стабильности частоты генерируемых колебаний.This is due to the fact that in the bipolar transistor (BT) of the diode-transistor switch, when it is open (the base-emitter junction is open), charge accumulation occurs, which leads to the appearance of a large diffusion capacitance. Therefore, even at relatively low frequencies, which are units of megahertz, a considerable inertia appears in the microwave and high-frequency BTs, leading to an increase in the time of its inclusion and phase shifts. With increasing frequency, the inertia increases rapidly, which leads to the appearance of significant losses in the BT and, accordingly, to a decrease in the range of operating frequencies and the stability of the frequency of the generated oscillations.

Изобретение направлено на повышение диапазона рабочих частот и стабильности частоты генерируемых колебаний.The invention is aimed at increasing the range of operating frequencies and frequency stability of the generated oscillations.

Это достигается тем, что в генератор, управляемый напряжением, содержащий автогенератор, включающий первую катушку индуктивности, первый вывод которой подключен к источнику напряжения питания, первый конденсатор, первый полевой транзистор (ПТ), сток которого подсоединен к первому выводу первого конденсатора и второму выводу первой катушки индуктивности, а второй вывод первого конденсатора соединен с общей точкой, второй конденсатор, третий конденсатор, четвертый конденсатор и вторую катушку индуктивности, при этом первый вывод второго конденсатора подключен к первому выводу третьего конденсатора, второй вывод третьего конденсатора подсоединен к первому выводу четверного конденсатора, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и затвором первого ПТ, второй вывод четвертого конденсатора подсоединен ко второму выводу второй катушки индуктивности, второй вывод третьего конденсатора и первый вывод четвертого конденсатора подключены к общей точке, пятый конденсатор, первый вывод которого соединен со вторым выводом четвертого конденсатора, цепь отпирающего смещения, состоящую из первого резистора, второго резистора и третьей катушки индуктивности, при этом первый вывод первого резистора соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, точка соединения первого резистора и второго резистора подключена к первому выводу третьей катушки индуктивности, цепь запирающего автоматического смещения, включающую четвертую катушку индуктивности и третий резистор, соединенные последовательно, шестой конденсатор и внешнюю нагрузку, при этом первый вывод четвертой катушки индуктивности подсоединен к истоку первого ПТ и первому выводу шестого конденсатора, второй вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом внешней нагрузки, а второй вывод внешней нагрузки и второй вывод третьего резистора подключены к общей точке, цепь управления, содержащую пятую катушку индуктивности, магнитно-связанную со второй катушкой индуктивности, и седьмой конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом пятой катушки индуктивности, а второй вывод седьмого конденсатора подсоединен к общей точке, введены второй ПТ с выводом подложки МДП типа, причем сток и исток второго ПТ с выводом подложки МДП типа подключены соответственно ко второму выводу пятого конденсатора и общей точке, а затвор второго ПТ с выводом подложки МДП типа подсоединен ко второму выводу пятой катушки индуктивности, источник напряжения смещения, первый электрод которого соединен с подложкой второго ПТ МДП типа, а второй электрод источника напряжения смещения подключен к общей точке, при этом выходом устройства является первый вывод внешней нагрузки.This is achieved by the fact that in the voltage-controlled generator containing a self-oscillator, including a first inductor, the first output of which is connected to a power supply source, a first capacitor, a first field effect transistor (PT), the drain of which is connected to the first output of the first capacitor and the second output of the first inductors, and the second terminal of the first capacitor is connected to a common point, the second capacitor, the third capacitor, the fourth capacitor and the second inductor, while the first output of the second the capacitor is connected to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of the second capacitor is connected to the first terminal of the second inductor and the gate of the first PT, the second terminal of the fourth capacitor is connected to the second terminal of the second inductor, the second terminal of the third the capacitor and the first terminal of the fourth capacitor are connected to a common point, the fifth capacitor, the first terminal of which is connected to the second terminal of the four of the capacitor, a gate bias circuit consisting of a first resistor, a second resistor and a third inductor, wherein the first terminal of the first resistor is connected to the second terminal of the first inductor, the connection point of the first resistor and second resistor is connected to the first terminal of the third inductor, the locking circuit automatic bias, including a fourth inductor and a third resistor connected in series, a sixth capacitor and an external load, with the first output through a twisted inductance coil is connected to the source of the first PT and the first terminal of the sixth capacitor, the second terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the external load, and the second terminal of the external load and the second terminal of the third resistor are connected to a common point, the control circuit containing the fifth inductor is magnetically connected to the second inductor, and a seventh capacitor, the first terminal of which is connected to the first terminal of the fifth inductor, and the second terminal of the seventh capacitor is connected to a common a point, a second PT is introduced with the output of the MIS type substrate, and the drain and source of the second PT with the output of the MIS type substrate are connected respectively to the second output of the fifth capacitor and the common point, and the gate of the second PT with the output of the MIS type substrate is connected to the second output of the fifth inductor, a bias voltage source, the first electrode of which is connected to the substrate of the second MOSFET type PT, and the second bias voltage source electrode is connected to a common point, while the output of the device is the first output of the external load.

На чертеже (рис.1) приведена схема генератора управляемого напряжением. Генератор, управляемый напряжением, содержит автогенератор, включающий первую катушку индуктивности 1, первый вывод которой подключен к источнику напряжения питания Еп, первый конденсатор 2, первый ПТ 3, сток 4 которого подсоединен к первому выводу первого конденсатора 2 и второму выводу первой катушки индуктивности 1, а второй вывод первого конденсатора 2 соединен с общей точкой, второй конденсатор 5, третий конденсатор 6, четвертый конденсатор 7, и вторую катушку индуктивности 8, при этом первый вывод второго конденсатора 5 соединен с затвором 9 первого ПТ 3, а второй вывод второго конденсатора 5 подключен к первому выводу третьего конденсатора 6, второй вывод третьего конденсатора 6 подключен к первому выводу четверного конденсатора 7, второй вывод второго конденсатора 5 соединен с первым выводом второй катушки индуктивности 8, второй вывод четвертого конденсатора 7 подсоединен ко второму выводу второй катушки индуктивности 8, второй вывод третьего конденсатора 6 и первый вывод четвертого конденсатора 7 подключены к общей точке, пятый конденсатор 10, первый вывод которого соединен со вторым выводом четвертого конденсатора 7, цепь отпирающего смещения, состоящую из первого резистора 11, второго резистора 12 и третьей катушки индуктивности 13, при этом первый вывод первого резистора 11 соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности 1, а точка соединения первого резистора 11 и второго резистора 12 подключена к первому выводу третьей катушки индуктивности 13, а второй вывод третьей катушки индуктивности 13 подсоединен к затвору 9 первого ПТ 3, цепь запирающего автоматического смещения, включающую четвертую катушку индуктивности 14 и третий резистор 15, соединенные последовательно, шестой конденсатор 17 и внешнюю нагрузку 18, при этом первый вывод четвертой катушки индуктивности 14 подсоединен к истоку 16 первого ПТ 3 и первому выводу шестого конденсатора 17, второй вывод шестого конденсатора 17 подсоединен к первому выводу внешней нагрузки 18, а второй вывод третьего резистора 15 соединен с общей точкой, цепь управления, содержащую пятую катушку индуктивности 19, магнитно-связанную со второй катушкой индуктивности 8, и седьмой конденсатор 20, первый вывод которого соединен с первым выводом пятой катушки индуктивности 19, а второй вывод седьмого конденсатора 20 подсоединен к общей точке, введены второй ПТ 21 с выводом подложки 22 МДП типа, причем сток 23 и исток 24 второго ПТ 21 с выводом подложки 22 МДП типа подключены соответственно ко второму выводу пятого конденсатора 10 и общей точке, а затвор 25 второго ПТ 21 с выводом подложки 22 МДП типа подсоединен ко второму выводу пятой катушки индуктивности 19, источник напряжения смещения Eb, первый электрод 26 которого подсоединен к выводу подложки 22 второго ПТ 21 МДП типа, а второй электрод источника напряжения смещения Eb подключен к общей точке, при этом выходом устройства является первый вывод внешней нагрузки 18.The drawing (Fig. 1) shows a diagram of a voltage-controlled generator. The voltage-controlled generator comprises a self-oscillator including a first inductor 1, the first terminal of which is connected to a power supply source E p , a first capacitor 2, a first PT 3, drain 4 of which is connected to the first terminal of the first capacitor 2 and the second terminal of the first inductor 1 and the second terminal of the first capacitor 2 is connected to a common point, the second capacitor 5, the third capacitor 6, the fourth capacitor 7, and the second inductor 8, while the first terminal of the second capacitor 5 is connected to the gate ohm 9 of the first PT 3, and the second terminal of the second capacitor 5 is connected to the first terminal of the third capacitor 6, the second terminal of the third capacitor 6 is connected to the first terminal of the fourth capacitor 7, the second terminal of the second capacitor 5 is connected to the first terminal of the second inductor 8, the second terminal of the fourth the capacitor 7 is connected to the second terminal of the second inductor 8, the second terminal of the third capacitor 6 and the first terminal of the fourth capacitor 7 are connected to a common point, the fifth capacitor 10, the first terminal of which is connected connected to the second terminal of the fourth capacitor 7, a gate bias circuit consisting of a first resistor 11, a second resistor 12 and a third inductor 13, while the first terminal of the first resistor 11 is connected to the second terminal of the first inductor 1, and the connection point of the first resistor 11 and the second resistor 12 is connected to the first terminal of the third inductor 13, and the second terminal of the third inductor 13 is connected to the gate 9 of the first PT 3, a locking automatic bias circuit including the fourth coil the inductance 14 and the third resistor 15 connected in series, the sixth capacitor 17 and the external load 18, while the first terminal of the fourth inductor 14 is connected to the source 16 of the first PT 3 and the first terminal of the sixth capacitor 17, the second terminal of the sixth capacitor 17 is connected to the first terminal of the external load 18, and the second terminal of the third resistor 15 is connected to a common point, a control circuit comprising a fifth inductor 19, magnetically coupled to the second inductor 8, and a seventh capacitor 20, the first terminal of which connected to the first terminal of the fifth inductor 19, and the second terminal of the seventh capacitor 20 is connected to a common point, the second PT 21 with the output of the MIS type substrate 22 is introduced, and the drain 23 and the source 24 of the second PT 21 with the output of the MIS type substrate 22 are connected respectively to the second terminal of the fifth capacitor 10 and the common point, and the gate 25 of the second PT 21 with the output of the MIS type substrate 22 is connected to the second terminal of the fifth inductance coil 19, a bias voltage source E b , the first electrode 26 of which is connected to the terminal output of the substrate 22 of the second MDP 21 type, and the second electrode of the bias voltage source E b is connected to a common point, while the output of the device is the first output of the external load 18.

Устройство работает следующим образом. При включении источника напряжения питания Еп через первую катушку индуктивности 1 на сток 4 первого ПТ 3, на котором выполнен автогенератор, подается напряжение питания Еп, а на затвор 9 первого ПТ 3 через третью катушку индуктивности 13 подается отпирающее напряжение смещения, создаваемое первым резистором 11 и вторым резистором 12 с источника Еп. Одновременно с этим на вывод подложки 22 второго ПТ 21 с потенциального электрода 26 подается напряжение смещения -Ев.The device operates as follows. When you turn on the source of the supply voltage E p through the first inductor 1 to the drain 4 of the first PT 3 on which the oscillator is made, the supply voltage E p is supplied, and the gate 9 of the first PT 3 through the third inductor 13 is supplied with a biasing bias voltage generated by the first resistor 11 and the second resistor 12 from the source E p . At the same time, a bias voltage of -E in is applied to the output of the substrate 22 of the second PT 21 from the potential electrode 26.

Путем выбора величины коэффициента обратной связи, определяемого номиналами емкостей второго и третьего конденсаторов 5 и 6, и напряжения отпирающего смещения на затворе 9 первого ПТ 3, достигается возбуждение колебаний в контуре автогенератора, образованного емкостями второго конденсатора 5, третьего конденсатора 6, четвертого конденсатора 7, образующих первую ветвь колебательного контура, и индуктивностью второй катушки индуктивности 8, составляющую вторую ветвь этого контура.By choosing the value of the feedback coefficient, determined by the values of the capacitances of the second and third capacitors 5 and 6, and the voltage of the unlocking bias on the gate 9 of the first PT 3, vibration excitation is achieved in the circuit of the oscillator formed by the capacities of the second capacitor 5, third capacitor 6, fourth capacitor 7, forming the first branch of the oscillatory circuit, and the inductance of the second inductor 8, making up the second branch of this circuit.

При увеличении уровня сигнала в контуре увеличивается и автоматическое напряжение смещения на третьем резисторе 15, что приводит к установлению стационарного режима, с постоянной частотой ωг и амплитудой. Одновременно с этим напряжение частоты ωг, создаваемое на четвертом конденсаторе 7, через пятый конденсатор 10 прикладывается между стоком 23 и истоком 24 второго ПТ 21 с выводом подложки 22 МДП типа и вследствие магнитной связи второй катушки индуктивности 8 с третьей катушкой индуктивности 19 создается между затвором 25 второго ПТ 21 и общей точкой. Одновременно ВЧ сигнал, снимаемый с третьего конденсатора 6 колебательного контура автогенератора, через шестой конденсатор 17 передается и на выход устройства.With increasing signal level in the circuit, the automatic bias voltage at the third resistor 15 also increases, which leads to the establishment of a stationary mode with a constant frequency ω g and amplitude. At the same time, a frequency voltage ω g generated on the fourth capacitor 7 is applied through the fifth capacitor 10 between the drain 23 and the source 24 of the second PT 21 with the output of the MIS type substrate 22 and, due to the magnetic coupling of the second inductor 8 with the third inductor 19, is created between the gate 25 second Fri 21 and a common point. At the same time, the RF signal taken from the third capacitor 6 of the oscillatory circuit of the oscillator, through the sixth capacitor 17 is transmitted to the output of the device.

Отличительной особенностью полевых транзисторов МДП типа от БТ является, как известно, то, что хорошо пропускают ток и в обратном направлении, т.е. обладают двусторонней проводимостью. Однако технология изготовления МДП полевых транзисторов такова, что параллельно каналу (выводы сток-исток) образуется p- n переход, который при отрицательных значениях тока стока, когда напряжение на канале превышает напряжение отсечки (Е'=0.5…0.7 В), открывается и поэтому начинает пропускать ток. Ток стока прекращается при запирании ПТ, когда напряжение затвор-исток становится меньше Е'.A distinctive feature of MOS type field effect transistors from BT is, as you know, that they pass current well in the opposite direction, i.e. have two-sided conductivity. However, the manufacturing technology of MIS field-effect transistors is such that a p-n junction is formed parallel to the channel (drain-source terminals), which, at negative values of the drain current, when the voltage on the channel exceeds the cut-off voltage (E '= 0.5 ... 0.7 V), opens and therefore begins to pass current. The drain current stops when the PT closes, when the gate-source voltage becomes less than E '.

Для нормальной работы ключа необходимо обеспечить режим, при котором происходит устойчивое и быстрое переключение ПТ. Для этой цели на вывод подложки 22 второго ПТ 21 подается отрицательное запирающее напряжение смещения -Eb для МДП транзистора с n-каналом (рис.1). В случае использования ПТ с p-каналом на его подложку подается запирающее напряжение +Eb. В обоих случаях напряжение смещения по модулю должно превышать Е' приблизительно на порядок Этим достигается устойчивое переключение транзистора в обоих направлениях и с малой инерционностью. Поэтому ПТ типа МДП является высокочастотным ключом двухстороннего действия, поскольку его инерционность начинает проявляться на частотах выше 40…50% его граничной частоты.For normal operation of the key, it is necessary to ensure a mode in which a stable and fast switching of the PT occurs. For this purpose, a negative locking bias voltage -E b is supplied to the output of the substrate 22 of the second PT 21 for an MIS transistor with an n-channel (Fig. 1). In the case of using a PT with a p-channel, a blocking voltage + E b is applied to its substrate. In both cases, the bias voltage modulo should exceed E 'by approximately an order of magnitude. This ensures stable switching of the transistor in both directions and with low inertia. Therefore, an MIS type PT is a double-acting high-frequency key, since its inertia begins to manifest itself at frequencies above 40 ... 50% of its cutoff frequency.

Таким образом в заявляемом устройстве управляемый ключ двухстороннего действия можно реализовать со значительно большей верхней граничной частотой по сравнению с диодно-транзисторным ключом, представленным в [1].Thus, in the inventive device, a double-acting controlled key can be implemented with a significantly higher upper cut-off frequency compared to the diode-transistor key presented in [1].

Совместно с емкостью пятого конденсатора 10 постоянной емкости этот ключ с двухсторонней проводимостью и цепь его управления, образованная пятой катушкой индуктивности 19, магнитно-связанной со второй катушкой индуктивности 8, и седьмым конденсатором 20, образуют управляемую емкость.Together with the capacity of the fifth constant capacitor 10, this switch with two-sided conductivity and its control circuit, formed by the fifth inductor 19, magnetically coupled to the second inductor 8, and the seventh capacitor 20, form a controlled capacitance.

Управление частотой генерируемых колебаний ωг осуществляется при подаче управляющего напряжения Еу на вход устройства и основано на изменении управляемой емкости [1]The frequency control of the generated oscillations ω g is controlled by applying a control voltage E y to the input of the device and is based on a change in the controlled capacitance [1]

С у = С 0 π 1 ( α sin α cos α ) С 0 ,                                      ( 1 )

Figure 00000001
FROM at = FROM 0 - π - one ( α - sin α cos α ) FROM 0 , ( one )
Figure 00000001

где С0 - емкость пятого (линейного) конденсатора С10;where C 0 is the capacity of the fifth (linear) capacitor C10;

cos α = ( Е у Е ' ) / U o c ,                                                       ( 2 )

Figure 00000002
cos α = ( E at - E '' ) / U o c , ( 2 )
Figure 00000002

где Uoc - амплитуда напряжения между затвором 25 второго ПТ 21 и общей точкой.where U oc is the voltage amplitude between the gate 25 of the second PT 21 and the common point.

При одновременном воздействии управляющего и высокочастотного напряжения чистоты ωг, между затвором 25 ПТ21 типа МДП и общей точкой происходит периодическое подключение пятого конденсатора 10 к четвертому конденсатору 7. Изменение Еу приходит к изменению эквивалентной емкости и частоты ВЧ колебаний в широких пределах.With the simultaneous action of a control and high-frequency voltage of purity ω g , between the gate 25 of the PT21 type MIS and the common point, the fifth capacitor 10 is periodically connected to the fourth capacitor 7. The change in E y leads to a change in the equivalent capacitance and frequency of the high-frequency oscillations over a wide range.

Частота генерируемых колебаний определяется выражением [1]The frequency of the generated oscillations is determined by the expression [1]

ω г = P { ( С у + С 1 + С Э ) / [ L K ( С у + С 1 ) С Э ] } 0.5 ,                                     ( 3 )

Figure 00000003
ω g = P { ( FROM at + FROM one + FROM E ) / [ L K ( FROM at + FROM one ) FROM E ] } 0.5 , ( 3 )
Figure 00000003

где C1 - емкость третьего конденсатора 7;where C 1 is the capacity of the third capacitor 7;

С Э = ( С 2 + С З И ) ( С 3 + С С И ) / ( С 2 + С З И + С 3 + С С И ) ,                              ( 4 )

Figure 00000004
FROM E = ( FROM 2 + FROM 3 AND ) ( FROM 3 + FROM FROM AND ) / ( FROM 2 + FROM 3 AND + FROM 3 + FROM FROM AND ) , ( four )
Figure 00000004

где С2 - емкость второго конденсатора 5; С3 - емкость третьего конденсатора 6; СЗИ, ССИ - емкости первого ПТ 3; LK - индуктивность второй катушки индуктивности 8.where C 2 is the capacity of the second capacitor 5; C 3 - the capacity of the third capacitor 6; With CI , C SI - the capacity of the first PT 3; L K - inductance of the second inductor 8.

Наряду с этим при подаче на вход устройства модулирующего напряжения звуковых частот реализуется и линейная частотная модуляция, что обусловлено линейностью модуляционной характеристики (3). При этом путем выбора как емкости С0 пятого конденсатора 10, так и напряжения смещения Eb на подложке второго ПТ21 можно регулировать крутизну модуляционных характеристик.Along with this, when a modulating voltage of sound frequencies is applied to the input of the device, linear frequency modulation is also realized, which is due to the linearity of the modulation characteristic (3). In this case, by selecting both the capacitance C 0 of the fifth capacitor 10 and the bias voltage E b on the substrate of the second PT21, the slope of the modulation characteristics can be controlled.

Для повышения устойчивой работы генератора управляемого напряжением первая катушка индуктивности 1 выполняется блокировочной (с большим сопротивлением для колебаний частоты ωг). Первый конденсатор 2, шестой и седьмой конденсаторы 17, 20 являются блокировочными, но их сопротивление выбирается значительно меньшим, как минимум на порядок, по сравнению с волновым сопротивлением колебательного контура автогенератора и сопротивлением внешней нагрузки 18 соответственно. В результате емкостью первого конденсатора 2 достигается заземление стока 4 первого ПТ 3 по высокой частоте и обеспечивается устойчивость возбуждения и работы. Шестой конденсатор 17 устраняет прохождение постоянного напряжения во внешнюю нагрузку 18.To increase the stable operation of the voltage-controlled generator, the first inductor 1 is interlocked (with high resistance for frequency fluctuations ω g ). The first capacitor 2, the sixth and seventh capacitors 17, 20 are blocking, but their resistance is chosen to be much lower, at least an order of magnitude, compared with the wave resistance of the oscillator circuit of the oscillator and the resistance of the external load 18, respectively. As a result, the capacitance of the first capacitor 2 achieves the grounding of the drain 4 of the first PT 3 at a high frequency and ensures the stability of excitation and operation. The sixth capacitor 17 eliminates the passage of direct voltage to the external load 18.

Для уменьшения шунтирующего действия третьего резистора 15 колебательного контура, которое может проявляться за счет параллельного соединения третьего резистора 15 и третьего конденсатора 6, являющегося элементом контура автогенератора, включена четвертая катушка индуктивности 14, которая увеличивает сопротивление по высокой частоте ветви исток 16 первого ПТ 3 - общая точка.To reduce the shunting effect of the third resistor 15 of the oscillatory circuit, which can occur due to the parallel connection of the third resistor 15 and the third capacitor 6, which is an element of the oscillator circuit, a fourth inductor 14 is turned on, which increases the resistance of the source 16 of the first PT 3 to the high frequency of the branch point.

Во многих случаях в качестве активного элемента, обеспечивающего самовозбуждение автоколебании, целесообразно использовать не полевой транзистор, как это приведено на чертеже, а ВТ, который за счет значительно большей крутизны проходной характеристики при равенстве генерируемых мощностей обеспечивает устойчивость возбуждения и работы устройства при изменении внешней нагрузки, напряжения питания и в процессе эксплуатации. Кроме того, ПТ, в отличие от БТ, подвержены воздействию статического электричества, что ухудшает надежность работы устройства.In many cases, it is advisable to use not a field-effect transistor, as shown in the drawing, but a VT, which due to the significantly greater steepness of the pass-through characteristic when the generated powers are equal, ensures the excitation and operation of the device when the external load changes, as an active element that provides self-oscillation of self-oscillation, supply voltage and during operation. In addition, PTs, unlike BTs, are subject to static electricity, which impairs the reliability of the device.

Однако применение ПТ оправдано, например, в тех случаях, когда требуется уменьшить уровень нежелательных колебаний на выходе устройства, а в некоторых случаях и улучшить условия согласования эквивалентного сопротивления контура с внутренним сопротивлением транзистора особенно с ростом генерируемой мощности и частоты.However, the use of a PT is justified, for example, in those cases where it is necessary to reduce the level of undesirable oscillations at the output of the device, and in some cases to improve the conditions for matching the equivalent circuit resistance with the internal resistance of the transistor, especially with increasing generated power and frequency.

Генератор, управляемый напряжением, реализуем на практике, поскольку известны отечественные ПТ, например, типа КП 907, КП908, КП909 и другие [3], имеющие отдельный вывод подложки, являющийся в данном случае четвертым электродом, малое (несколько Ом) сопротивление насыщения и поэтому могут использоваться в качестве управляемого ключа двухстороннего действия. Граничная частота этих транзисторов составляет около одного ГГц. Возможна реализация заявляемого устройства в диапазоне ОВЧ в виде гибридной интегральной схемы и на более современных ПТ.The voltage-controlled generator is implemented in practice, since domestic PTs are known, for example, KP 907, KP908, KP909 and others [3], which have a separate substrate output, which in this case is the fourth electrode, a small (several Ohms) saturation resistance, and therefore can be used as a double-acting managed key. The cutoff frequency of these transistors is about one GHz. It is possible to implement the inventive device in the VHF range in the form of a hybrid integrated circuit and on more modern transformers.

Кроме того, ПТ по сравнению с БТ имеют большие входные и выходные сопротивления. Поэтому применение ПТ как в качестве активного элемента при возбуждении колебаний, так и в качестве управляемого ключа двухстороннего действия в схеме генератора управляемого напряжением, приводит к меньшему изменению добротности колебательного контура и, при равенстве конструктивной добротности контуров и сопротивлений внешней нагрузки, обеспечивает большую стабильность частоты генерируемых колебаний.In addition, PT compared with BT have large input and output resistances. Therefore, the use of PTs both as an active element in the excitation of oscillations, and as a double-acting controlled key in a voltage-controlled generator circuit, leads to a smaller change in the quality factor of the oscillating circuit and, with the equality of the structural quality factor of the circuits and external load resistances, provides greater frequency stability fluctuations.

По сравнению с тем, когда в качестве управителя частоты используются варакторы (варикапы) в заявляемом устройстве достигается постоянство крутизны модуляционной характеристики в широком диапазоне рабочих частот и создается значительно больший уровень мощностей ВЧ колебаний во внешней нагрузке.Compared with when varactors (varicaps) are used as a frequency controller, the inventive device achieves a constant modulation characteristic slope in a wide range of operating frequencies and creates a significantly higher level of RF power in an external load.

ИСТОЧНИКИ ИНФОРМАЦИИINFORMATION SOURCES

1. Бочаров M.И. Применение синтезированных нелинейных реактивных элементов для управления частотой автогенераторов / М.И.Бочаров, М.В.Клыков, О.П.Новожилов // Радиотехника, 1987. №4. С.21-23.1. Bocharov M.I. The use of synthesized nonlinear reactive elements for controlling the frequency of oscillators / M.I. Bocharov, M.V. Klykov, O. P. Novozhilov // Radio Engineering, 1987. No. 4. S.21-23.

2. Разевиг В.Д. Системы сквозного проектирования электронных устройств Design - Lab 8.0/В.Д.Разевиг, 1999. - 699 с.2. Razevig V.D. Systems for end-to-end design of electronic devices Design - Lab 8.0 / V.D. Razevig, 1999. - 699 p.

3. Полупроводниковые приборы. Транзисторы большой и средней мощности: Справочник / А.А.Зайцев, А.И.Миркин, В.В.Мокряков и др.; под ред. А.В.Голомедова. - М.: Радио и связь, 1989. - 640 с.3. Semiconductor devices. Transistors of large and medium power: Reference / A.A. Zaitsev, A.I. Mirkin, V.V. Mokryakov and others; under the editorship of A.V. Golomedova. - M.: Radio and Communications, 1989 .-- 640 p.

Claims (1)

Генератор, управляемый напряжением, содержащий автогенератор, включающий первую катушку индуктивности, первый вывод которой подключен к источнику напряжения питания, первый конденсатор, первый полевой транзистор (ПТ), сток которого подсоединен к первому выводу первого конденсатора и второму выводу первой катушки индуктивности, а второй вывод первого конденсатора соединен с общей точкой, второй конденсатор, третий конденсатор, четвертый конденсатор и вторую катушку индуктивности, при этом первый вывод второго конденсатора подключен к первому выводу третьего конденсатора, второй вывод третьего конденсатора подсоединен к первому выводу четверного конденсатора, второй вывод второго конденсатора соединен с первым выводом второй катушки индуктивности и затвором первого ПТ, второй вывод четвертого конденсатора подсоединен ко второму выводу второй катушки индуктивности, второй вывод третьего конденсатора и первый вывод четвертого конденсатора подключены к общей точке, пятый конденсатор, первый вывод которого соединен со вторым выводом четвертого конденсатора, цепь отпирающего смещения, состоящую из первого резистора, второго резистора и третьей катушки индуктивности, при этом первый вывод первого резистора соединен со вторым выводом первой катушки индуктивности, точка соединения первого резистора и второго резистора подключена к первому выводу третьей катушки индуктивности, цепь запирающего автоматического смещения, включающую четвертую катушку индуктивности и третий резистор, соединенные последовательно, шестой конденсатор и внешнюю нагрузку, при этом первый вывод четвертой катушки индуктивности подсоединен к истоку первого ПТ и первому выводу шестого конденсатора, второй вывод шестого конденсатора соединен с первым выводом внешней нагрузки, а второй вывод внешней нагрузки и второй вывод третьего резистора подключены к общей точке, цепь управления, содержащую пятую катушку индуктивности, магнитно-связанную со второй катушкой индуктивности, и седьмой конденсатор, первый вывод которого соединен с первым выводом пятой катушки индуктивности, а второй вывод седьмого конденсатора подсоединен к общей точке, отличающийся тем, что введены второй ПТ с выводом подложки МДП типа, причем сток и исток второго ПТ с выводом подложки МДП типа подключены соответственно ко второму выводу пятого конденсатора и общей точке, а затвор второго ПТ с выводом подложки МДП типа подсоединен ко второму выводу пятой катушки индуктивности, источник напряжения смещения, первый электрод которого соединен с подложкой второго ПТ МДП типа, а второй электрод источника напряжения смещения подключен к общей точке, при этом выходом устройства является первый вывод внешней нагрузки. A voltage controlled oscillator comprising an oscillator including a first inductor, the first terminal of which is connected to a power supply source, a first capacitor, a first field effect transistor (PT), the drain of which is connected to the first terminal of the first capacitor and the second terminal of the first inductor, and the second terminal the first capacitor is connected to a common point, the second capacitor, the third capacitor, the fourth capacitor and the second inductor, while the first output of the second capacitor is connected to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of the third capacitor is connected to the first terminal of the fourth capacitor, the second terminal of the second capacitor is connected to the first terminal of the second inductor and the gate of the first PT, the second terminal of the fourth capacitor is connected to the second terminal of the second inductor, the second terminal of the third capacitor and the first the output of the fourth capacitor is connected to a common point, the fifth capacitor, the first output of which is connected to the second output of the fourth capacitor, the circuit from a bias bias consisting of a first resistor, a second resistor and a third inductor, wherein the first terminal of the first resistor is connected to the second terminal of the first inductor, the connection point of the first resistor and second resistor is connected to the first terminal of the third inductor, a locking bias circuit including the fourth inductor and the third resistor connected in series, the sixth capacitor and the external load, while the first output of the fourth coil is inductive the bridge is connected to the source of the first PT and the first terminal of the sixth capacitor, the second terminal of the sixth capacitor is connected to the first terminal of the external load, and the second terminal of the external load and the second terminal of the third resistor are connected to a common point, the control circuit containing the fifth inductor magnetically coupled to a second inductor, and a seventh capacitor, the first terminal of which is connected to the first terminal of the fifth inductor, and the second terminal of the seventh capacitor is connected to a common point, characterized in that a second PT is introduced with an MIS type substrate terminal; moreover, the drain and source of a second DT with an MIS type substrate terminal are connected respectively to the second terminal of the fifth capacitor and a common point, and the gate of the second DT with terminal MIS type substrate is connected to the second terminal of the fifth inductor, voltage source bias, the first electrode of which is connected to the substrate of the second MOSFET type FET, and the second electrode of the bias voltage source is connected to a common point, while the output of the device is the first output of the external load.
RU2013105348/08A 2013-02-07 2013-02-07 Voltage-controlled generator RU2517429C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105348/08A RU2517429C1 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Voltage-controlled generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2013105348/08A RU2517429C1 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Voltage-controlled generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2517429C1 true RU2517429C1 (en) 2014-05-27

Family

ID=50779492

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013105348/08A RU2517429C1 (en) 2013-02-07 2013-02-07 Voltage-controlled generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2517429C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582879C1 (en) * 2015-05-20 2016-04-27 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Microwave generator
RU2604520C1 (en) * 2015-10-26 2016-12-10 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Microwave generator
RU2798957C1 (en) * 2022-08-31 2023-06-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт микроэлектронной аппаратуры "Прогресс" (АО "НИИМА "Прогресс") Method for reducing phase noise of voltage controlled generator

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6297708B1 (en) * 1999-02-18 2001-10-02 Itron, Inc. Temperature compensated high performance oscillator
RU2295825C1 (en) * 2005-10-13 2007-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Frequency-modulated generator
RU86816U1 (en) * 2009-05-12 2009-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" CONTROLLED AUTOGENERATOR
RU100346U1 (en) * 2010-07-07 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" CONTROLLED AUTOGENERATOR

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6297708B1 (en) * 1999-02-18 2001-10-02 Itron, Inc. Temperature compensated high performance oscillator
RU2295825C1 (en) * 2005-10-13 2007-03-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Воронежский государственный технический университет" Frequency-modulated generator
RU86816U1 (en) * 2009-05-12 2009-09-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" CONTROLLED AUTOGENERATOR
RU100346U1 (en) * 2010-07-07 2010-12-10 Открытое акционерное общество "Концерн "Созвездие" CONTROLLED AUTOGENERATOR

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2582879C1 (en) * 2015-05-20 2016-04-27 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Microwave generator
RU2604520C1 (en) * 2015-10-26 2016-12-10 Акционерное общество "Научно-производственное предприятие "Исток" имени А.И. Шокина" (АО "НПП "Исток" им. Шокина") Microwave generator
RU2798957C1 (en) * 2022-08-31 2023-06-29 Акционерное общество "Научно-исследовательский институт микроэлектронной аппаратуры "Прогресс" (АО "НИИМА "Прогресс") Method for reducing phase noise of voltage controlled generator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11323069B2 (en) Resonator circuit
US7446617B2 (en) Low power consumption frequency divider circuit
CN108631730B (en) System and method for dual core VCO
CN108777565B (en) Inductive coupling resonator and voltage-controlled oscillator formed by same
US20150002236A1 (en) Systems and Methods of Stacking LC Tanks for Wide Tuning Range and High Voltage Swing
Yang et al. Low phase-noise and low-power CMOS VCO constructed in current-reused configuration
US2757287A (en) Stabilized semi-conductor oscillator circuit
US5483206A (en) Voltage-controlled microwave oscillator with micro-stripline filter
RU2517429C1 (en) Voltage-controlled generator
US6917248B2 (en) Broadband voltage controlled oscillator supporting improved phase noise
US3281699A (en) Insulated-gate field-effect transistor oscillator circuits
JP3863753B2 (en) Voltage controlled oscillator and communication device
US8031018B2 (en) Oscillator with coupled amplifier
CN108631766A (en) Reflection type phase deviator with active device tuning
RU2295825C1 (en) Frequency-modulated generator
JP3654643B2 (en) Voltage controlled oscillator
RU2298280C1 (en) Transistorized microwave oscillator with electrical frequency retuning
Niehenke et al. A microstrip low-noise X-band voltage-controlled oscillator
US20230378909A1 (en) Voltage controlled oscillator for flipped and complementary low noise
RU2582879C1 (en) Microwave generator
RU2582559C1 (en) Microwave generator
Cantu et al. Inverse Class E amplifier and oscillator phase noise characteristics
RU159151U1 (en) CONTROLLED HETEROMAGNETIC GENERATOR
KR100638642B1 (en) Dielectric resonator device using coupled microstrip line
Pantoli et al. GaAs Monolithic Wideband VCO for S and C bands

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160208