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集成函數發生器8038芯片內部電路的驗證與分析

作者: 時間:2011-03-07 來源:網絡 收藏

ICL構成函數波形發生器時,將7,8兩腳短接。管腳8為調頻電壓輸入端。振蕩頻率與調頻電壓成正比,其線性度約為0.5%。管腳7為輸出調頻偏置電壓,可作為管腳8的輸入電壓。如圖1所示,通過調節外接電阻RA和RB可控制電流源I1和I2的大小,繼而控制電容充放電的時間。電容的充電時間T1和放電時間T2分別為:
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本文引用地址:http://www.j9360.com/article/187595.htm

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由式(1)和式(2)可得:當RA=RB時,電容的充放電時間相等,占空比為50%的三角波,其占空比為:
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式中:RA和RB的阻值宜在U1/I1~U1/I2范圍內(U1指管腳6與管腳8之間的電壓;I1=1 mA;I2=10 μA),且RB應小于2RA。
當RA=RB=R時,電容兩端的電壓頻率為:
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3 ICL內部電路模擬及
本文將借助OrCAD 9.2對Intersil公司生產的ICL的內部電路進行深入模擬和。首先將把整體電路分解成具有獨立功能的幾個部分,進而每一部分的工作原理和主要功能,然后得出各部分電路之間的聯系,借助OrCAD模塊化建模方式,將各部分電路組合聯系起來,仿真分析出整個電路所具有的功能和性能特點。由于ICL8038內部電路比較復雜,在分析仿真時,把整個電路分解成了5個功能相對獨立的部分,并在OrCAD 9.2中采取模塊化搭建電路。其中包含恒流源模塊(CURSOURCES)、電壓比較器模塊(COMPARATOR)、觸發器模塊(FLIP-FLOP)、緩沖器模塊(BUFFER)、正弦變換器模塊(SINE)。本文針對ICL8038在射頻載波應用中如何減小波形傳輸時間、提高輸出波形頻率的關鍵問題,對觸發器模塊進行了詳盡分析和研究。

4 觸發模塊內部電路分析
ICL8038電路的觸發模塊如圖2所示。觸發器的輸出端Q作為恒流源模塊中電子開關S的輸入,當Q為高電平時,開關開啟,使電容放電;當Q為低電平時,開關關閉,使電容充電。觸發器的輸出端Q通過緩沖電路作為方波信號產生輸出,目的是為了隔離波形發生電路和負載,使方波輸出端的輸出阻抗足夠低,以增強帶負載能力。

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ICL8038內部觸發器采用抗飽和電路,從而提高了工作速度。由于雙極性晶體管導通時工作在深度飽和狀態是產生傳輸延遲時間的一個主要原因。如果能使雙極性晶體管導通時避免進入深度飽和狀態,那么傳輸延遲時間將大幅度減小。所以在高速門電路中,采用了抗飽和晶體管(或稱為肖特基晶體管)。本文中觸發器采用了Philips公司的PZTM1101抗飽和晶體管(如圖2中的Q25~Q29)。
抗飽和晶體管是由普通的雙極型晶體管和肖特基二極管(schottky barrier diode,SBD)組合而成的。和普通的PN結型二極管不同,肖特基勢壘二極管是由金屬和半導體接觸形成的,它的制造工藝和TTL電路的常規工藝完全相容,以至無需增加工藝步驟即可得到SBD。由于SBD的開啟電壓很低,只有0.3~0.4V,所以當晶體管的b-c結進入正向偏置以后,SBD首先導通,并將b-c結的正向電壓鉗在0.3~0.4V。此后,從基極注入的過驅動電流從SBD流走,從而有效地制止了晶體管進入深度飽和狀態。但是,采用抗飽和晶體管也會帶來電路功耗增大的缺點。在實驗中,通過對觸發器電路模塊使用普通晶體管2N3904與抗飽和晶體管PZTM1101分別進行測試,得出如表1所示的實驗結果。通過對結果分析比較可得出:在觸發器模塊電路中,采用PZTM1101替代2N3904可使觸發器的電平翻轉速度提高1 000倍,從而達到減小波形傳輸時間和提高輸出波形頻率的目的。



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