Gerador de oscilações harmônicas utilizando elementos lógicos com controle digital. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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O gerador de oscilações harmônicas trazido ao conhecimento dos leitores destina-se ao uso em diversos dispositivos de engenharia de rádio com controle digital. O gerador é construído sobre uma base de elementos acessível e proporciona a formação de oscilações harmônicas com parâmetros estáveis. O artigo fornece um método para calcular o gerador.

O diagrama funcional do gerador é mostrado na fig. 1.

Arroz. 1 Diagrama funcional do gerador

A geração de oscilações harmônicas requer o cumprimento de duas condições [1]:

• equilíbrio de amplitudes Kos*K=1;
• equilíbrio de fase φ_к+ φ_Ріс\u0,2d XNUMX * π.

Como um amplificador de feedback Kos, como regra, um inversor com φ_Ріс = pi. Como amplificador K, é aconselhável usar um filtro passa-faixa [2], que fornece o deslocamento de fase φ necessário neste caso na frequência de ressonância_k = pi. A alta inclinação da resposta de fase do filtro na banda passante garante a formação de oscilações com frequência estável e suas propriedades seletivas - a supressão de harmônicos.

O filtro [2] é utilizado como filtro passa-faixa no gerador proposto. O gerador é excitado na frequência ressonante do filtro passa-faixa, que é determinada pela expressão:

onde R (G) e C são a resistência (condutividade) e a capacitância do circuito de temporização.

Pode-se ver pela expressão (1) que a frequência de geração é proporcional à condutividade do circuito de temporização, que fornece uma lei de controle de frequência linear.

O esquema do gerador de oscilações harmônicas mostra-se no figo. 2. Um filtro passa-faixa é feito nos elementos DD1.2-DD1.4, no elemento DD1.1 - um amplificador de realimentação e nos elementos DD2.1-DD2.4 e RM - uma matriz de resistência controlada digitalmente. A estrutura do filtro permite obter tensões antifásicas nas saídas, para as quais é necessário utilizar adicionalmente Uout2. As entradas IN0 e IN 1 são entradas digitais para controle da frequência de geração.

(clique para ampliar)

Abaixo está um método para calcular o gerador.

1. Vamos definir os valores fmin - a frequência de geração mais baixa, Df - a etapa de sintonia, n - o número de dígitos do número binário do sinal de controle digital.
2. Aceitamos С1=С2=С e R7=R5=R.
3. Vamos definir o valor de С e da fórmula (1) encontraremos o valor de R.
4. Determinamos o valor de RM usando a fórmula
5. Vamos determinar o valor de fmax pela fórmula
6. Definimos R3 pela fórmula
7. Vamos determinar R2 a partir da relação R2= R3/0,7.

Na fig. 2 mostra os valores dos elementos obtidos como resultado do cálculo pelo método acima para fmin=1,5 kHz, Δf=1,5 kHz e n=2.

Em geral, a frequência de saída é

onde i é o número de entrada (bit da palavra de controle); ai - valor do sinal na entrada de controle (log. 1 ou log. 0); n - largura de bits da palavra de controle.

As resistências na matriz de condutância são determinadas pela fórmula:

Se for necessário obter uma lei contínua de mudança de frequência, os resistores RM são substituídos por um potenciômetro duplo com uma resistência Rn e um resistor Radd conectado em série com ele. Os valores dessas resistências são encontrados a partir das fórmulas:

No gerador, você pode usar os microcircuitos K561LA7, K561LE5 quando ligados de acordo com o circuito do inversor. Com uma tensão de alimentação de 3 V, o gerador consome uma corrente de 1-3 mA.

O uso de microcircuitos estrangeiros semelhantes da série 74AC, 74NS aumentará significativamente a faixa de frequência de operação em cerca de 10 a 15 vezes.

No caso de uma largura de bit grande da palavra de controle, um potenciômetro digital de dois canais, por exemplo, fabricado pela Microchip (série MCP42XXX), pode ser usado como matriz de condutividades. Suas vantagens inquestionáveis ​​incluem tamanho pequeno, baixo consumo e custo relativamente baixo.

Literatura:

1. Bystry Yu. A., Mironenko I. G. Circuitos e dispositivos eletrônicos - M.: Escola superior, 1989.
2. Onyshko D. Filtro de passagem de banda em inversores CMOS. - M.: Circuitos, 2001, nº 7.

Autor: Dmitry Onyshko, oda78@pisem.net; Publicação: radioradar.net

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