CLAY auf CMOS-Elementen. Schema, Beschreibung

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CLAY auf CMOS-Elementen. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lineare Spannungsgeneratoren (CLAY) werden in den unterschiedlichsten Anwendungen eingesetzt und sind weithin bekannte Impulsgeräte. Auf Abb. 1 zeigt eine Generatorschaltung, die auf zwei ODER-NICHT-Logikelementen basiert. Es basiert auf der üblichen Schaltung eines asymmetrischen Rechteckimpulsgenerators, bei dem anstelle eines Widerstands der Strom, durch den der Zeiteinstellkondensator geladen wird, ein Stromgenerator auf Basis eines Feldeffekttransistors VT1 verwendet wird. Gleichzeitig erzeugt die gleiche Schaltung eine negative Rückkopplung.

CLAY auf CMOS-Elementen
Fig. 1

Zeitdiagramme, die den Betrieb von CLAYS veranschaulichen, sind in Abb. dargestellt. 2. Die Impulse in der Abbildung sehen „abgerundet“ aus, da sie für die höchsten Betriebsfrequenzen dargestellt sind.

CLAY auf CMOS-Elementen
Fig. 2

CLAY funktioniert wie folgt. Lassen Sie den Ausgang DD1.1 die Spannung von einem hohen Logikpegel auf einen niedrigen ändern. Der Kondensator C1 ist entladen, d.h. auf der Platte mit dem Eingang DD1.2 verbunden - Niederspannungspegel. Dementsprechend liegt der Output von DD1.2 auf hohem Niveau. Der Stromgenerator am Feldeffekttransistor VT1 (der Strom wird durch den Abstimmwiderstand R1 geregelt) bestimmt die Folgefrequenz der erzeugten Impulse. Das Auftreten eines hohen Pegels am Ausgang von DD1.2 schaltet den Stromgenerator ein und sein Strom lädt den zeiteinstellenden (gemäß der Schaltung) Kondensator C1 auf. Die Spannung an der rechten Kondensatorplatte steigt linear an und die linke Kondensatorplatte wird über den DD1.1-Ausgang an eine gemeinsame Leitung angeschlossen, da dieser Ausgang einen niedrigen Spannungspegel hat. Dadurch entsteht an der rechten Platte des Kondensators C1 eine linear ansteigende Spannung.

Der Eingang und der Ausgang von DD1.2 sind über einen Stromgenerator mit einem gewissen Innenwiderstand verbunden. Das bedeutet, dass DD1.2 aufgrund der negativen Rückkopplung vom Ausgang zum Eingang im linearen Modus als invertierender Verstärker arbeitet. Wenn die Spannung am Eingang von DD1.2 steigt, sinkt die Spannung an seinem Ausgang, bis sie den Schaltpegel von DD1.1 erreicht. Typischerweise beträgt dieser Wert etwa die Hälfte der Versorgungsspannung. Am Ausgang von DD1.1 erscheint ein hoher Spannungspegel und die linke Seite des Kondensators ist über den Ausgang von DD1.1 mit dem Pluspol der Stromquelle verbunden. Der Kondensator wird über die Diode VD1 und den Ausgang des Logikelements (LE) DD1.2 schnell auf einen gemeinsamen Draht entladen. Wenn die Spannung am Eingang DD1.2 Null erreicht, erscheint an seinem Ausgang ein hoher Spannungspegel. Gleichzeitig schaltet DD1.1 um, an seinem Ausgang erscheint ein niedriger Spannungspegel und ein neuer Zyklus der Impulsbildung beginnt.

Vom Ausgang von DD1.1 wird ein kurzer Impuls entfernt, der dem Beginn der LIN-Bildung vorausgeht. Die Diode VD2 schützt den Eingang DD1.2 vor negativer Spannung. Die linke Platte des Kondensators vor dem Umschalten ist über den Ausgang DD1.1 mit dem gemeinsamen Draht verbunden. Dadurch entsteht am DD1.2-Eingang eine negative Spannung und die Spannungserzeugung beginnt bei einem niedrigen (negativen) Pegel. Um diesen unerwünschten Effekt zu beseitigen, ist zwischen dem DD1.2-Eingang und der gemeinsamen Leitung eine VD2-Diode geschaltet, die die negative Spannung auf 0,6 ... 0,7 V (0,2 ... 0,4 V bei einer Germaniumdiode) begrenzt.

Dieser CLAY kann mit Pulswiederholungsraten von mehreren zehn und hundert Kilohertz arbeiten. Bei diesen Frequenzen funktionieren selbst Hochgeschwindigkeits-Operationsverstärker nicht gut. Diese Schaltung wird in einem Netzteil mit Umwandlung in HF und Ausgangsspannungsstabilisierung mittels Pulsweitenmodulation verwendet.

Autor: E. Solodovnikov, Krasnodar

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