RU2666226C1 - Rc-generator - Google Patents

Rc-generator Download PDF

Info

Publication number
RU2666226C1
RU2666226C1 RU2017143947A RU2017143947A RU2666226C1 RU 2666226 C1 RU2666226 C1 RU 2666226C1 RU 2017143947 A RU2017143947 A RU 2017143947A RU 2017143947 A RU2017143947 A RU 2017143947A RU 2666226 C1 RU2666226 C1 RU 2666226C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
transistor
terminals
resistor
transistors
generator
Prior art date
Application number
RU2017143947A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Виталий Николаевич Булатов
Олег Викторович Худорожков
Сергей Анатольевич Сильвашко
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный 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 образования "Оренбургский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет"
Priority to RU2017143947A priority Critical patent/RU2666226C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2666226C1 publication Critical patent/RU2666226C1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/08—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance
    • H03B5/12—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/1228—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising lumped inductance and capacitance active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising one or more field effect transistors
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/20—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator
    • H03B5/24—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element comprising resistance and either capacitance or inductance, e.g. phase-shift oscillator active element in amplifier being semiconductor device
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03B—GENERATION OF OSCILLATIONS, DIRECTLY OR BY FREQUENCY-CHANGING, BY CIRCUITS EMPLOYING ACTIVE ELEMENTS WHICH OPERATE IN A NON-SWITCHING MANNER; GENERATION OF NOISE BY SUCH CIRCUITS
    • H03B5/00—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input
    • H03B5/30—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator
    • H03B5/32—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator
    • H03B5/36—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device
    • H03B5/364—Generation of oscillations using amplifier with regenerative feedback from output to input with frequency-determining element being electromechanical resonator being a piezoelectric resonator active element in amplifier being semiconductor device the amplifier comprising field effect transistors
    • 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
    • H03K3/353—Generators characterised by the type of circuit or by the means used for producing pulses by the use, as active elements, of field-effect transistors with internal or external positive feedback
    • H03K3/354—Astable circuits
    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03K—PULSE TECHNIQUE
    • H03K5/00—Manipulating of pulses not covered by one of the other main groups of this subclass
    • H03K5/13—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals
    • H03K5/145—Arrangements having a single output and transforming input signals into pulses delivered at desired time intervals by the use of resonant circuits

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nonlinear Science (AREA)
  • Inductance-Capacitance Distribution Constants And Capacitance-Resistance Oscillators (AREA)
  • Oscillators With Electromechanical Resonators (AREA)

Abstract

FIELD: radio engineering and communications.SUBSTANCE: invention relates to radio engineering and can be used as a source of sinusoidal oscillations, including in integrated circuits. RC generator comprises first and second terminals, first, second and third transistors, first and second resistors, first and second current sources, first, second and third capacitors and third resistor are introduced to form sinusoidal oscillations. At the same time, a decrease in the level of nonlinear distortions of the generated oscillations is ensured by a high quality factor of the oscillatory circuit Q, that depends only on the current transmission coefficients of the base of first and second transistors, and the correct choice of the parameters of first and second current sources and the resistance of third resistor. Oscillation frequency is set by selecting the resistances of the first and second resistors and the capacitances of the first and second capacitors.EFFECT: technical result of the proposed RC-generator is an increase in the maximum frequency of the generated sinusoidal oscillations and a decrease in the level of the nonlinear distortions of the output signal.1 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к радиотехнике и может быть использовано в качестве источника синусоидальных колебаний, в том числе в интегральных схемах.The invention relates to radio engineering and can be used as a source of sinusoidal oscillations, including in integrated circuits.

Известен RC-генератор, содержащий транзистор, операционный усилитель, первый и второй конденсаторы, первый - пятый резисторы и предназначенный для формирования синусоидальных колебаний с высокой стабильностью частоты и амплитуды без использования специальных схем стабилизации амплитуды [а.с. СССР №1497702, МКИ4 Н03В 5/26. - Опубл. в Б.И., №28, 1989].Known RC-generator containing a transistor, an operational amplifier, the first and second capacitors, the first and fifth resistors and designed to generate sinusoidal oscillations with high frequency and amplitude stability without the use of special amplitude stabilization circuits [A. with. USSR No. 1497702, MKI 4 Н03В 5/26. - Publ. in B.I., No. 28, 1989].

Недостатком этого RC-генератора является ограниченное значение максимальной частоты формируемых колебаний, обусловленное использованием операционного усилителя в электрической схеме генератора.The disadvantage of this RC generator is the limited value of the maximum frequency of the generated oscillations due to the use of an operational amplifier in the generator circuitry.

В качестве прототипа изобретения служит реактивный транзистор [Хейнлейн, В.Е. Активные фильтры для интегральных схем. Основы и методы проектирования / В.Е. Хейнлейн, В.X. Холмс; пер. с англ. / Под ред. Н.Н. Слепова, И.Н. Теплюка. - М.: Связь, 1980, с. 300, рис. 5.44, б], содержащий первые и вторые зажимы, первый - третий транзисторы, первый и второй резисторы, первый и второй источники тока. Когда вторые зажимы нагружены емкостью, входная полная проводимость реактивного транзистора со стороны первых зажимов имеет индуктивный характер, что позволяет при подключении к первым зажимам конденсатора реализовать параллельный колебательный контур. Это обеспечивает возможность использовать реактивный транзистор в интегральном фильтре, в котором транзисторы и резисторы используются как основные элементы.As a prototype of the invention is a reactive transistor [Heinlein, V.E. Active filters for integrated circuits. Fundamentals and design methods / V.E. Heinlein, B.X. Holmes; per. from English / Ed. N.N. Slepova, I.N. Teplyuk. - M .: Communication, 1980, p. 300, fig. 5.44, b], containing the first and second terminals, the first - the third transistors, the first and second resistors, the first and second current sources. When the second terminals are loaded with capacitance, the input impedance of the reactive transistor from the side of the first terminals is inductive, which allows parallel oscillatory circuit to be connected to the first terminals of the capacitor. This makes it possible to use a reactive transistor in an integrated filter, in which transistors and resistors are used as the main elements.

Недостатком данного устройства является отсутствие элементов, обеспечивающих возникновение, при подключенных источниках питания, незатухающих синусоидальных колебаний.The disadvantage of this device is the lack of elements that ensure the occurrence, when connected to power sources, undamped sinusoidal oscillations.

Техническим результатом предлагаемого RC-генератора является повышение максимальной частоты формируемых синусоидальных колебаний и уменьшение уровня нелинейных искажений выходного сигнала.The technical result of the proposed RC generator is to increase the maximum frequency of the generated sinusoidal oscillations and reduce the level of nonlinear distortion of the output signal.

Указанный технический результат достигается тем, что в реактивный транзистор, содержащий первые и вторые зажимы, первый - третий транзисторы, первый и второй резисторы, первый и второй источники тока, с целью формирования синусоидальных колебаний введены первый и второй конденсаторы, подключенные к первым и вторым зажимам соответственно, и цепь положительной обратной связи, образованная третьим конденсатором и третьим резистором.The specified technical result is achieved by the fact that in the reactive transistor containing the first and second terminals, the first and third transistors, the first and second resistors, the first and second current sources, in order to form sinusoidal oscillations, the first and second capacitors connected to the first and second terminals are introduced accordingly, a positive feedback circuit formed by a third capacitor and a third resistor.

На чертеже приведена структурная электрическая схема предлагаемого RC-генератора.The drawing shows a structural electrical diagram of the proposed RC generator.

RC-генератор содержит первые 1 и вторые 2 зажимы, первый 3, второй 4 и третий 5 транзисторы, первый 6 и второй 7 резисторы, первый 8 и второй 9 источники тока, первый 10, второй 11 и третий 12 конденсаторы, третий резистор 13.The RC generator contains the first 1 and second 2 terminals, the first 3, second 4 and third 5 transistors, the first 6 and second 7 resistors, the first 8 and second 9 current sources, the first 10, second 11 and third 12 capacitors, the third resistor 13.

RC-генератор работает следующим образом.RC generator operates as follows.

Эквивалентное сопротивление между первыми зажимами 1 при отсутствии первого конденсатора 10 и без учета входного сопротивления первого транзистора 3, равноThe equivalent resistance between the first terminals 1 in the absence of the first capacitor 10 and without taking into account the input resistance of the first transistor 3 is

Figure 00000001
Figure 00000001

где R1, R2 - сопротивления соответственно первого 6 и второго 7 резисторов;where R 1 , R 2 - resistance, respectively, of the first 6 and second 7 resistors;

С2 - емкость второго конденсатора 11;C 2 - the capacity of the second capacitor 11;

β2 - коэффициент передачи тока базы второго транзистора 4.β 2 - current transfer coefficient of the base of the second transistor 4.

Первое слагаемое в выражении (1) описывает эквивалентную индуктивность Lэ:The first term in the expression (1) describes the equivalent inductance L e :

Figure 00000002
Figure 00000002

второе - сопротивление потерь rn:the second is the loss resistance r n :

Figure 00000003
Figure 00000003

При подключении к первым зажимам 1 первого конденсатора 10 он образует с индуктивностью Lэ параллельный колебательный контур, настроенный на частоту ω0:When connected to the first terminals 1 of the first capacitor 10, it forms with an inductance L e a parallel oscillatory circuit tuned to the frequency ω 0 :

Figure 00000004
Figure 00000004

где С1 - емкость первого конденсатора 10.where C 1 is the capacity of the first capacitor 10.

Характеристическое сопротивление ρ колебательного контура равно:The characteristic resistance ρ of the oscillatory circuit is equal to:

Figure 00000005
Figure 00000005

С учетом входного сопротивления первого транзистора 3 сопротивление Roe колебательного контура на частоте ω0 равно:Given the input resistance of the first transistor 3, the resistance R oe of the oscillatory circuit at a frequency ω 0 is equal to:

Figure 00000006
Figure 00000006

где β1 - коэффициент передачи тока базы первого транзистора 3.where β 1 is the current transfer coefficient of the base of the first transistor 3.

Для выравнивания режимов транзисторов на переменном токе целесообразно принять: R2=R1, С2=С1. Тогда выражения (4), (5) и (6) соответственно примут вид:To align the modes of transistors on alternating current, it is advisable to take: R 2 = R 1 , C 2 = C 1 . Then the expressions (4), (5) and (6) respectively will take the form:

Figure 00000007
Figure 00000007

Figure 00000008
Figure 00000008

Figure 00000009
Figure 00000009

Добротность Q колебательного контура определяется из выраженияThe quality factor Q of the oscillatory circuit is determined from the expression

Figure 00000010
Figure 00000010

Для поддержания в колебательном контуре незатухающих колебаний коэффициент передачи цепи положительной обратной связи KПОС, образованной последовательным включением третьего резистора 13 и третьего конденсатора 12, должен удовлетворять условию:In order to maintain undamped oscillations in the oscillatory circuit, the transmission coefficient of the positive feedback circuit K POS formed by the series connection of the third resistor 13 and the third capacitor 12 must satisfy the condition:

Figure 00000011
Figure 00000011

где SVT3 - крутизна третьего транзистора 5;where S VT3 - the steepness of the third transistor 5;

R3 - сопротивление третьего резистора 13;R 3 is the resistance of the third resistor 13;

K0 - коэффициент усиления каскада с общей базой, выполненного на третьем транзисторе 5.K 0 - gain of the cascade with a common base, performed on the third transistor 5.

С учетом соотношения (11) сопротивление третьего резистора 13 должно удовлетворять условию:Given the relationship (11), the resistance of the third resistor 13 should satisfy the condition:

Figure 00000012
Figure 00000012

Емкость третьего конденсатора 12, обеспечивающего гальваническую развязку каскадов, выполненных на первом, втором и третьем транзисторах 3-5, должна удовлетворять условию:The capacity of the third capacitor 12, providing galvanic isolation of the cascades made on the first, second and third transistors 3-5, must satisfy the condition:

Figure 00000013
Figure 00000013

При подключении источников питания напряжением +12 В, минус 12 В и минус 3 В соответственно к первой, второй и третьей шинам питания и при выполнении условий (12) и (13) в RC-генераторе устанавливаются синусоидальные колебания с частотой ω0, определяемой из выражения (4). Максимальная частота синусоидальных колебаний зависит только от частотных свойств используемых в RC-генераторе первого 3, второго 4 и третьего 5 транзисторов.When connecting power supplies with a voltage of +12 V, minus 12 V, and minus 3 V, respectively, to the first, second, and third power buses and when conditions (12) and (13) are fulfilled, sinusoidal oscillations with a frequency of ω 0 determined from expressions (4). The maximum frequency of sinusoidal oscillations depends only on the frequency properties used in the RC generator of the first 3, second 4 and third 5 transistors.

Уменьшение уровня нелинейных искажений выходного сигнала генератора обеспечивается высокой добротностью колебательного контура Q, зависящей только от коэффициентов передачи токов базы первого 3 и второго 4 транзисторов, и правильным выбором параметров первого 8 и второго 9 источников тока и сопротивления третьего резистора 13.The decrease in the level of nonlinear distortion of the output signal of the generator is ensured by the high quality factor of the oscillatory circuit Q, which depends only on the transmission coefficients of the base currents of the first 3 and second 4 transistors, and the correct choice of parameters of the first 8 and second 9 current sources and resistance of the third resistor 13.

Claims (1)

RC-генератор, содержащий первые и вторые зажимы, первый, второй и третий транзисторы, первый резистор, первый вывод которого подключен к эмиттеру первого транзистора, второй резистор, включенный между эмиттером второго транзистора и эмиттером третьего транзистора, первый источник тока, первый вывод которого подключен к базе первого транзистора, коллектору третьего транзистора и первому выводу первых зажимов, второй источник тока, первый вывод которого подключен к коллектору первого транзистора, базе второго транзистора и первому выводу вторых зажимов, второй вывод второго источника тока и коллектор второго транзистора подключены к первой шине питания, второй вывод первого источника тока и второй вывод первого резистора подключены к второй шине питания, база третьего транзистора подключена к третьей шине питания, вторые выводы первых и вторых зажимов подключены к общей шине, отличающийся тем, что содержит третий резистор, первый, второй и третий конденсаторы, при этом первый вывод третьего резистора подключен к эмиттеру первого транзистора, второй вывод третьего резистора подключен к первому выводу третьего конденсатора, второй вывод которого подключен к эмиттеру третьего транзистора, первые выводы первого и второго конденсаторов подключены к первым выводам первых и вторых зажимов соответственно, вторые выводы первого и второго конденсаторов подключены к общей шине.An RC generator containing first and second terminals, first, second and third transistors, a first resistor, the first output of which is connected to the emitter of the first transistor, a second resistor connected between the emitter of the second transistor and the emitter of the third transistor, the first current source, the first output of which is connected to the base of the first transistor, the collector of the third transistor and the first terminal of the first terminals, a second current source, the first terminal of which is connected to the collector of the first transistor, the base of the second transistor and the first terminal the second terminals, the second terminal of the second current source and the collector of the second transistor are connected to the first power line, the second terminal of the first current source and the second terminal of the first resistor are connected to the second power line, the base of the third transistor is connected to the third power line, the second terminals of the first and second terminals are connected to a common bus, characterized in that it contains a third resistor, first, second and third capacitors, while the first output of the third resistor is connected to the emitter of the first transistor, the second output of the third resistor The ora is connected to the first terminal of the third capacitor, the second terminal of which is connected to the emitter of the third transistor, the first terminals of the first and second capacitors are connected to the first terminals of the first and second terminals, respectively, the second terminals of the first and second capacitors are connected to a common bus.
RU2017143947A 2017-12-14 2017-12-14 Rc-generator RU2666226C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143947A RU2666226C1 (en) 2017-12-14 2017-12-14 Rc-generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017143947A RU2666226C1 (en) 2017-12-14 2017-12-14 Rc-generator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2666226C1 true RU2666226C1 (en) 2018-09-06

Family

ID=63459913

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017143947A RU2666226C1 (en) 2017-12-14 2017-12-14 Rc-generator

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2666226C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705448C1 (en) * 2019-03-11 2019-11-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Tunable rc oscillator

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1385221A1 (en) * 1986-07-28 1988-03-30 Предприятие П/Я Ю-9083 Rc-oscillator
SU1497702A1 (en) * 1987-07-07 1989-07-30 Предприятие П/Я В-8038 Generator
EP1638202A1 (en) * 2004-09-21 2006-03-22 Dialog Semiconductor GmbH Oscillator with controlled current source
RU2453983C1 (en) * 2011-03-18 2012-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Generator
US20170338808A1 (en) * 2014-04-17 2017-11-23 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Series-resonance oscillator

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1385221A1 (en) * 1986-07-28 1988-03-30 Предприятие П/Я Ю-9083 Rc-oscillator
SU1497702A1 (en) * 1987-07-07 1989-07-30 Предприятие П/Я В-8038 Generator
EP1638202A1 (en) * 2004-09-21 2006-03-22 Dialog Semiconductor GmbH Oscillator with controlled current source
RU2453983C1 (en) * 2011-03-18 2012-06-20 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" - Госкорпорация "Росатом" Generator
US20170338808A1 (en) * 2014-04-17 2017-11-23 Telefonaktiebolaget L M Ericsson (Publ) Series-resonance oscillator

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2705448C1 (en) * 2019-03-11 2019-11-07 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Оренбургский государственный университет" Tunable rc oscillator

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR0185406B1 (en) Electrically controllable oscillator circuit and electrically controllable filter arrangement comprising said circuit
TW574779B (en) Voltage controlled oscillator with a new circuitry architecture to reduce phase noises
Summart et al. OTA based current-mode sinusoidal quadrature oscillator with non-interactive control
RU2666226C1 (en) Rc-generator
RU2591659C1 (en) Generator of hyperchaotic oscillations
US9124251B2 (en) Two stage source-follower based filter
RU2531871C1 (en) Quartz oscillator
KR100298090B1 (en) Frequency dependent resistor
US20060208817A1 (en) Piezoelectric oscillator
Horng et al. Voltage/Current-Mode Multifunction Filters Using One Current Feedback Amplifier and Grounded Capacitors.
EP1754308A1 (en) Q enhancement circuit and method
RU2273088C1 (en) Random-wave oscillator
Scarsella et al. A VCII-based RC Sinusoidal VFO as Capacitive Sensor Interfaces
RU2710295C1 (en) Active rc low-pass filter
KR101004672B1 (en) Frequency double for wireless communication and driving method thereof
RU2744648C1 (en) Hyperchaotic oscillation generator
CN105429631B (en) A kind of adaptive-biased low power consumption current multiplexing LC voltage controlled oscillator
US20100231311A1 (en) System And Method For Implementing An Oscillator
RU2421888C1 (en) Differential amplifier
JP4202123B2 (en) Even harmonic mixer
Andriesei et al. CMOS RF active inductor with improved tuning capability
JPS6096902A (en) Frequency multiplying circuit
RU2705448C1 (en) Tunable rc oscillator
US8952749B1 (en) Filter with combined resonator and integrator
US20240235529A1 (en) Filter circuit

Legal Events

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

Effective date: 20191215