Кольцевой генератор на кмдп транзисторах



Кольцевой генератор на кмдп транзисторах
Кольцевой генератор на кмдп транзисторах

 


Владельцы патента RU 2538312:

Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук (RU)

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах тактовой синхронизации микропроцессорных устройств. Достигаемый технический результат - расширение функциональных возможностей путем генерирования сигналов типа меандра-трапеции, кроме сигналов типа синусоидальных. Кольцевой генератор на КМДП транзисторах содержит нечетное число инверторов, соединенных последовательно, причем выход последнего подключен к входу первого, первый инвертирующий элемент, содержащий последовательно соединенные транзисторы p-типа и n-типа, точка соединения которых являются выходом инвертирующего элемента, а также второй инвертирующий элемент, идентичный первому, затворы транзисторов р-типа первого и второго инвертирующих элементов подключены соответственно к входу и к выходу одного из инверторов, затвор транзистора n-типа первого инвертирующего элемента подключен к выходу второго инвертирующего элемента, а затвор транзистора n-типа второго инвертирующего элемента подключен к выходу первого инвертирующего элемента, причем выходы инвертирующих элементов являются выходами устройства. 2 ил.

 

Изобретение относится к области вычислительной техники и может быть использовано в системах тактовой синхронизации микропроцессорных устройств.

Известен кольцевой генератор на КМДП транзисторах (US 6424192, Fig 4, МКИ H03L 7/06, НКИ 327/156 от 23.07.2002). В нем используются триггерные элементы-каскады, соединенные последовательно в кольцо. Недостатком элемента является сложность устройства - каждый каскад содержит 14 транзисторов.

Наиболее близким техническим решением к предлагаемому является кольцевой генератор на КМДП транзисторах (US 5677650, МКИ H03B 5/02, НКИ 331/57 от 14.10.1997). Это устройство, принятое за прототип, содержит нечетное число КМДП последовательно включенных инверторов, соединенных в кольцо, и выходной элемент в виде инвертора.

Недостаток этого устройства - ограниченные функциональные возможности, т.к. устройство формирует периодические сигналы типа синусоидальных, в то время как в цифровой технике требуются тактовые сигналы типа меандра-трапеции (с полочкой на уровнях напряжения питания).

Техническим результатом предложенного изобретения является расширение функциональных возможностей устройства.

Технический результат достигается тем, что кольцевой генератор на КМДП транзисторах содержит нечетное число инверторов, соединенных последовательно, причем выход последнего подключен к входу первого, и первый инвертирующий элемент, содержащий последовательно соединенные транзисторы p-типа и n-типа, точка соединения которых является выходом инвертирующего элемента. Кроме того, устройство содержит второй инвертирующий элемент, идентичный первому, затворы транзисторов p-типа первого и второго инвертирующих элементов подключены соответственно к входу и к выходу одного из инверторов, затвор транзистора n-типа первого инвертирующего элемента подключен к выходу второго инвертирующего элемента, а затвор транзистора n-типа второго инвертирующего элемента подключен к выходу первого инвертирующего элемента, причем выходы инвертирующих элементов являются выходами устройства.

Существенными отличительными признаками в указанной совокупности признаков является наличие второго инвертирующего элемента, подключение затворов транзисторов p-типа инвертирующих элементов к входу и выходу одного из инверторов, а затворов транзисторов n-типа к соответствующему выходу инвертирующего элемента по схеме обратной связи.

Наличие в предлагаемом устройстве перечисленных выше существенных признаков обеспечивает решение поставленной технической задачи - расширение функциональных возможностей устройства. В устройстве-прототипе генератор формирует периодические сигналы синусоидальной формы, то время как в цифровой технике требуются тактовые сигналы типа меандра (с полочкой на уровнях напряжения питания). В заявленном устройстве инвертирующие элементы, управляемые в противофазе соответственно с входа и выхода одного и того же инвертора за счет обратной связи между собой, обеспечивают расширение длительности выходного сигнала на уровнях напряжения питания, в результате чего периодический сигнал приобретает форму меандра (трапеции), что позволяет использовать устройство в системах синхронизации цифровых устройств.

На фиг.1 приведена принципиальная схема заявленного устройства.

На фиг.2 приведены эпюры напряжений на входе и выходе одного из инверторов за период колебаний и соответствующие сигналы на выходах устройства.

Кольцевой генератор на МДП транзисторах содержит нечетное число инверторов 1, первый 2 и второй 3 инвертирующие элементы, каждый из которых содержит последовательно соединенные транзисторы p-типа 4 и n-типа 5, точки соединения которых являются выходами 6, 7 элементов 2, 3 и устройства. Затворы транзисторов 4 p-типа первого 2 и второго 3 инвертирующих элементов подключены соответственно к входу 8 и к выходу 9 одного из инверторов 1, затвор транзистора n-типа 5 первого инвертирующего элемента 2 подключен к выходу 7 второго инвертирующего элемента 3, а затвор транзистора 5 n-типа второго инвертирующего элемента 3 подключен к выходу 6 первого инвертирующего элемента 2. Инверторы включены последовательно, причем выход последнего соединен с входом первого инвертора. Инверторы и инвертирующие элементы включены между шиной положительного питания и шиной земли.

Устройство работает следующим образом. В кольцевой структуре инверторов формируются периодические псевдосинусоидальные сигналы с периодом T. Как показано на рис.2, минимума и максимума амплитуда колебаний достигает при достижении сигнала на входе инвертора, отличающегося от напряжения питания (или шины земли) на величину порогового напряжения МДП транзистора (в симметрированном инверторе пороговые напряжения транзисторов p- и n-типов равны U0 по абсолютной величине). В исходной точке отсчета 0 (и слева от 0) напряжение на входе 8 инвертора положительное, а на выходе 9 - нулевое, т.е. транзистор 4 p-типа первого инвертирующего элемента 2 закрыт, а такой же транзистор 4 p-типа второго инвертирующего элемента 3 открыт. В результате на выходе 7 устройства - напряжение высокого уровня (питания), а на другом выходе 6 - низкого уровня (земли), как результат действия обратных связей по затворам транзисторов 5 n-типа. Справа от т. 0 транзистор 4 p-типа первого инвертирующего элемента 2 начинает открываться и напряжение в узле 6 начинает расти. При достижении в узле 6 порогового напряжения U0 (т.A) транзистора 5 n-типа второго инвертирующего элемента 3 транзистор открывается и за счет обратной связи рост напряжения в узле 6 и падение напряжения в узле 7 происходит с более крутыми фронтами, чем в инверторе. Далее (от т. B до т. D) транзистор 4 p-типа второго инвертирующего элемента 2 закрыт и в узлах 6 и 7 сохраняются напряжения соответственно высокого и низкого уровня. B т. D транзистор 4 p-типа второго инвертирующего элемента 3 начинает открываться и при достижении порогового напряжения (т. E) открывается транзистор 5 n-типа второго инвертирующего элемента 3, причем транзистор 4 p-типа первого инвертирующего элемента 2 при этом закрыт, что обуславливает крутые фронты нарастания и спада за счет обратной связи. Далее уровни напряжений сохраняются до точки T (конец периода колебаний) с возвратом в исходную т. 0. Таким образом на выходах 6, 7 устройства формируются парафазные цифровые сигналы типа меандра-трапеции с крутыми фронтами с той же частотой, что в кольцевой структуре инверторов, которая определяется числом инверторов в цепочке.

Кольцевой генератор на КМДП транзисторах, содержащий нечетное число инверторов, соединенных последовательно, причем выход последнего подключен к входу первого, и первый инвертирующий элемент, содержащий последовательно соединенные транзисторы p-типа и n-типа, точка соединения которых является выходом инвертирующего элемента, отличающийся тем, что содержит второй инвертирующий элемент, идентичный первому, затворы транзисторов p-типа первого и второго инвертирующих элементов подключены соответственно к входу и к выходу одного из инверторов, затвор транзистора n-типа первого инвертирующего элемента подключен к выходу второго инвертирующего элемента, а затвор транзистора n-типа второго инвертирующего элемента подключен к выходу первого инвертирующего элемента, причем выходы инвертирующих элементов являются выходами устройства.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области преобразовательной техники и может быть использовано в различных технологических процессах, идущих с использованием ультразвуковых колебаний, формируемых пьезоэлектрическими излучателями.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные компактные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов.

Изобретения относятся к области радиосвязи и могут быть использованы для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот и уменьшении количества реактивных элементов.

Изобретения относятся к области радиосвязи и могут быть использованы для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот и уменьшении количества реактивных элементов.

Изобретения относятся к устройствам генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат заключается в одновременном обеспечении генерации высокочастотного сигнала на двух заданных частотах за счет выбора схемы и значений параметров реактивных элементов по критерию обеспечения условий баланса фаз и амплитуд на этих частотах при неизменном состоянии нелинейного трехполюсного элемента.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. .

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать эффективные средства радиосвязи с заданным количеством радиоканалов. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, при этом нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, параллельно подключенный к цепи прямой передачи. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Технический результат заключается в генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот. Устройство генерации высокочастотных сигналов состоит из источника постоянного напряжения, активного двухполюсного нелинейного элемента с отрицательным дифференциальным сопротивлением, четырехполюсника и нагрузки, при этом четырехполюсник выполнен комплексным в виде Г-образного соединения двух двухполюсников с комплексными сопротивлениями, второй двухполюсник Г-образного соединения сформирован из последовательно соединенных первого резистивного двухполюсника с сопротивлением R1, катушки с индуктивностью L и параллельно соединенных между собой второго резистивного двухполюсника с сопротивлением R2 и конденсатора с емкостью С, к входу комплексного четырехполюсника подключен дополнительный двухполюсник, двухполюсный нелинейный элемент включен между выходом комплексного четырехполюсника и нагрузкой в продольную цепь, значения параметров второго двухполюсника Г-образного соединения определяются в соответствии с приведенными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания средств радиосвязи. Достигаемый технический результат - увеличение диапазона генерируемых колебаний, генерация высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и реактивного четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, на выполнении условий возбуждения, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с трехполюсным нелинейным элементом, при этом нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный четырехполюсник, а значения параметров реактивного четырехполюсника выбирают в соответствии с заданными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы. 4 ил. .

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания эффективных средств связи с заданным количеством радиоканалов. Достигаемый технический результат - увеличение диапазона генерируемых колебаний путем генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, трехполюсным нелинейным элементом, реактивным четырехполюсником, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполненной в виде произвольного четырехполюсника, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой, а параметры реактивного четырехполюсника выбирают в соответствии с заданными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания устройств генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов. Техническим результатом изобретения является генерация и частотная модуляция высокочастотного сигнала с увеличенным линейным участком частотной модуляционной характеристики при использовании одного нелинейного элемента. Устройство генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов состоит из источника постоянного напряжения и низкочастотного управляющего сигнала, цепи прямой передачи из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузки и цепи внешней обратной связи, при этом цепь прямой передачи выполнена из каскадно-соединенных комплексного четырехполюсника и трехполюсного нелинейного элемента, нагрузка выполнена в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи использован произвольный комплексный четырехполюсник, подключенный к цепи прямой передачи по последовательно-параллельной схеме, цепь прямой передачи и цепь обратной связи как единый узел каскадно включены между введенным вторым двухполюсником с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора и частотного модулятора в режиме усиления, и нагрузкой, мнимые составляющие первого и второго двухполюсников с комплексными сопротивлениям zнn и z0n выполнены из параллельного колебательного контура с параметрами L1k, C1k, последовательно соединенного с индуктивностью L0k. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиотехники и может быть использовано в радиопередающих устройствах. Технический результат - получение высоких значений КПД в относительной полосе рабочих частот, достигаемой 30%. Полигармонический генератор содержит активный элемент, работающий с требуемым углом отсечки, выходную цепь, которая согласует активный элемент с нагрузкой, и широкополосную входную цепь, при этом параметры выходной цепи обеспечивают между выходным электродом активного элемента и общей шиной значения реактивных сопротивлений на 2-й гармонике, определяемые заданными соотношениями. 1 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано для создания многоканальных средств радиосвязи. Технический результат - увеличение диапазона генерируемых колебаний при произвольных сопротивлениях нагрузки. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, на взаимодействии этого сигнала с вторым двухполюсником с комплексным сопротивлением, с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и комплексного четырехполюсника, с нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполненной в виде произвольного четырехполюсника, на выполнении условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и нагрузки с трехполюсным нелинейным элементом, нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, значения сопротивления которого на заданных частотах выбирают в соответствии с заданными математическими выражениями. 2 н.п .ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи. Технический результат изобретения заключается в повышении диапазона генерируемых колебаний, генерации высокочастотных сигналов на заданном количестве частот при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки, что позволяет формировать сложные сигналы и создавать устройства генерации с заданным количеством радиоканалов при любых заданных частотных характеристиках нагрузки. Способ генерации высокочастотных сигналов характеризуется тем, что нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, в качестве цепи внешней обратной связи используют произвольный комплексный четырехполюсник, последовательно подключенный к цепи прямой передачи, цепь прямой передачи и цепь обратной связи как единый узел каскадно включают между введенным вторым двухполюсником с комплексным сопротивлением, имитирующим сопротивление источника сигнала генератора в режиме усиления, и нагрузкой. Условия возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз и условия согласования одновременно выполняют на заданном количестве частот за счет выбора значений сопротивлений второго двухполюсника, реализующего сопротивление z0n источника сигнала генератора в режиме усиления, выполняют в соответствии с математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и может быть использовано в многоканальных средствах радиосвязи. Технический результат - увеличение диапазона генерируемых колебаний при произвольных комплексных сопротивлениях нагрузки. Способ генерации высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из комплексного четырехполюсника и трехполюсного нелинейного элемента, с нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполненной в виде произвольного четырехполюсника, на согласовании второго двухполюсника с комплексным сопротивлением и цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с трехполюсным нелинейным элементом, нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением, при этом выбор значений сопротивлений на заданных частотах второго двухполюсника с комплексным сопротивлением определяют в соответствии с заданными математическими выражениями. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.

Изобретение относится к области радиосвязи и радиоэлектронной борьбы. Технический результат изобретения заключается в увеличении линейного участка частотной модуляционной характеристики за счет использования одного нелинейного элемента. Способ генерации и частотной модуляции высокочастотных сигналов основан на преобразовании энергии источника постоянного напряжения в энергию высокочастотного сигнала, взаимодействии высокочастотного сигнала с цепью прямой передачи, выполненной из трехполюсного нелинейного элемента и четырехполюсника, нагрузкой и цепью внешней обратной связи, выполнении условий возбуждения в виде баланса амплитуд и баланса фаз, определяющих соответственно амплитуду и частоту генерируемых высокочастотных сигналов, условий согласования цепи прямой передачи с нагрузкой и условий согласования нагрузки с управляющим электродом трехполюсного нелинейного элемента, изменении частоты генерируемого сигнала по закону изменения амплитуды низкочастотного управляющего сигнала, при этом цепь прямой передачи выполняют из каскадно-соединенных комплексного четырехполюсника и трехполюсного нелинейного элемента, нагрузку выполняют в виде первого двухполюсника с комплексным сопротивлением. 2 н.п. ф-лы, 3 ил.
Наверх