В статье рассматриваются генераторы стабильной частоты с использованием пьезокерамических резонаторов и различных ИМС серии К176.
Разработка и построение генераторов в радиолюбительской практике чаще всего сводится к выбору цифровой микросхемы, конфигурации ее выводов по одной из распространенных схем и расчету постоянной времени RС-цепочки для выбранной частоты. Однако, в этом случае, характеристики конденсаторов сильно влияют на параметры, поэтому если необходимо получить стабильную частоту генерации, то лучше использовать генераторы не на основе RС-цепочек, а на основе кварцевых резонаторов.
Из-за ограниченной номенклатуры резонаторов не всегда возможно подобрать кварц с нужными характеристиками, поэтому берут кварц с частотой основного резонанса от 2 до 20 раз больше необходимой, а затем с помощью счетчиков-делителей получают на выходе нужную частоту. В этом случае схема получается довольно громоздкой, что не всегда желательно. Лучше, конечно же, использовать микросхемы со встроенными делителями частоты, как, например, К176ИЕ12.
Использование ИМС К176ИЕ12
Интегральная микросхема К176ИЕ12 (рис.1) специально разработана для использования в электронных часах. В ее состав входит генератор, рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором с частотой 32,768 кГц и два делителя частоты с коэффициентами деления 215 =32768 и 60.
Предлагается получить на выходе данной микросхемы нестандартные значения частот, подключив вместо часового кварца с резонансной частотой 32,768 кГц использовать пьезокерамический резонатор ZQ1, например, на частоту 455 кГц.
Такие резонаторы являются наиболее массовыми, так как они использовались в шедеврах китайской «ШирПотребИндустрии» — карманных радиоприемниках, которые некоторое время назад буквально наводнили вещевые рынки стран СНГ.
При подключении керамического резонатора по схеме на рис.1 микросхема выдает набор сигналов различной частоты. Импульсы с частотой следования 1778 Гц и скважностью 4 формируются на выходах Т1-Т4: они сдвинуты между собой на четверть периода. С выхода М можно получить импульсы с частотой следования 0,23 Гц.
Сигналы частотой 14 и 28 Гц можно получить на выходах S1 и S2 соответственно. Сигнал с выхода F равен 14219 Гц. Выход К (455 кГц) — контрольный.
Использование ИМС К176ИЕ5
Еще одна микросхема, которую можно использовать таким же нестандартным способом, — К176ИЕ5 (рис.2). Эта ИМС также разрабатывалась, как генератор импульсов, рассчитанный на работу с внешним кварцевым резонатором с частотой 32,768 кГц. В её состав входят также два делителя частоты, 9-разрядный и 6-разрядный, образующих вместе 15-разрядный двоичный делитель частоты задающего генератора.
Пьезокерамический резонатор ZQ2 вместе с транзистором VT2 и времязадающими элементами генератора подключают к выводам 9 (вход Z) и 10 (выход Z). Сигнал генератора частотой 455 кГц, который можно контролировать на выходах К и К, поступает на вход 9-разрядного делителя частоты. На выходе 9 (вывод 1) формируются импульсы частотой следования 888 Гц. Этот сигнал генератора может быть подан на вход 10 (вывод 2) второго делителя — 6-разрядного. Для этого надо лишь соединить выводы 1 и 2. Тогда с выхода 14 (вывод 4) пятого разряда этого делителя можно будет снимать сигнал частотой 28 Гц, а с выхода 15(вывод 5) шестого разряда — частотой 14 Гц.
Вход К (вывод 3) микросхемы служит для установки исходной фазы колебаний, формируемых на ее выходах. При подаче на него напряжения высокого уровня на выходах 9, 10 и 15 возникает напряжение низкого уровня. После снятия установочного уровня, на этих выходах появляются соответствующие сигналы.
Конденсаторы С1 и С2 служат для точной установки частоты кварцевого генератора. Приуменьшении их емкости частота генерации возрастает, и наоборот. Для резонатора на 455 кГц частоту можно изменять от 425 до 485 кГц, т.е. на ±6,6%. Естественно, частота выходных сигналов будет изменяться в таких же пределах.
Транзисторы VT1 и VT2 с коэффициентами передачи тока базы не менее 50 служат для облегчения запуска генератора с использованием керамического резонатора. R2, R4 — 100 кОм…1 МОм.
Используя кварцевые и пьезокерамические резонаторы иных номиналов можно получить и другие значения частот на выходе, однако нужно помнить, что граничная рабочая частота данных микросхем составляет 1 МГц.
Использование ИМС К176ИЕ18
Что касается К176ИЕ18, то она во многом напоминает свою предшественницу К176ИЕ12, но ее выходы Т1-Т4 выполнены с открытым стоком. Скважность импульсов на этих выходах равна 32/7 (у К176ИЕ12 скважность 4/1), кроме того, ее можно регулировать. При использовании ZQ с частотой 455 кГц на выводе 7 можно получить сигнал частотой 28438,5 Гц со скважностью 2/1.
Более подробно с особенностями работы этих микросхем можно ознакомиться в [1].
Литература
- Алексеев С. Применение микросхем серии К176 // Радио. — 1984. — №4-6.
Автор: Геннадий Котов, г. Антрацит
Источник: Радиоаматор №2, 2015
