Частотнозадающий орган электронного прибора времени

бора времени, на Фиг.2 приведена зависимость времени запуска используемого кварцевого генератора от крутизны козффициента усиления.Устройство содержит источник напряжения постоянного тока с шиной нулевого потенциала и потенциальной питающей шиной 2, опорный р-канальный транзистор 3, вспомогательный р-канальный транзистор 4, резисторы 3-8, п-канальный транзистор 9 Форсажа, делитель 10 частоты, регулирующий и-канальный транзистор 11, генератор 12 емкостного тока (мостчетырьмя коммутационнь 1 ми транзисорами, сглаживающим и двумя коммутируемыми конденсаторами), опорньй и-канальный транзистор 13, вывод 14 для подключения потенциальноо вывода 20 ,нагрузки, промежуточную потенциальную шину 15. Шина 16 управления круизной козффициента усиления, шина 17 управления обратной связью и шина 18 управления режимом относятся 25 к кварцевому генератору 19, э состав которого входят также усилительный р-канальный транзистор 20, усилительный п-канальный транзистор 21, кварцевый резистор 22, конденсаторы 23, 24, р- и и-канальный транзисторы 25 и 26 обратной связи, Истоки и подложки опорного и вспомогательного р-канальных транзисторов 3 и 4 соеди.- нены с шиной 1 нулевого потенциала. У опорного и регулирующего и-канальных транзисторов 13 и 11 соответственно сток и затвор подключены к сто" ку вспомательного р-канального транзистора 4, а соответственно .исток и сток соединены друг с другом.Сток и-канального транзистора 9 Форсажа подключен к стоку регулирующего п-канального транзистора 11, Первый выходной вывод генератора 12 емкостного тока соединен с затвором опорного р-канального транзистора 3 и через резистор 5 - с его стоком, а потенциальный вывод подключен к потенциальной питающей шине 2, соединенной с подложками и-капального транзистора 9 Форсажа, регулирующего и-канального транзистора 11 и через резистор 6 - с истоком последнего.Резистор 7 включен между истоком55 п-канального опорного транзистора 13 и его подложкой, соединенной с промежуточной потенциальной шиной 15, Питающие выводы делителя 10 частоты соединены с питающей и промежуточной потенциальными шинами 2 и15, входной сигнальный вывод - с первым входным выводом генератора 12емкостного тока, один из выходныхвыводов - с выводом 14 для подключения потенциального вывода нагрузки, а другой выходной вывод - сзатвором и-канального транзистора 9Форсажа . 8 кварцевом генераторе 19исток и подложка усилительного р-канального транзистора 20 подключенык шине 1 нулевого потенциала, сток -к входному сигнальному выводу делителя 10 частоты, а затвор - квторому входному выводу генератора12 емкостного тока. Исток усилительного п.-канального транзистора 21соединен с промежуточной потенциальной шиной 15, а сток и затворсоответственно со стоком и затворомр-канального усилительного транзистора 20,Кварцевый резонатор 22 включенмежду объединенными затворами и стоками усилительных р-канального ии-канального транзисторов 20 и 21соединенными соответственно черезконденсаторы 23 и 24 с промежуточной потенциальной шиной 15. Резисстор 8 включен между потенциальнойпитающей шиной 2 и истоком и-канального транзистора 9 форсажа. Подложкир- и и-канального транзисторов 25и 26 обратной связи соединены соответственно с шиной 1 нулевого потенциала и промежуточной потенциальной шиной 15, их истоки подклюцены к второму входному выводугенератора 12 емкостного тока, астоки - к входному сигнальному выводу делителя 10 частоты. Шина 18управления режимом соединена со стоком опорного р-канального транзистора 3 и затворами опорного и-канального транзистора 13 и и-канального транзистора 26 обратной связи,шина 17 управления обратной связью -с затворами опорного и вспомогательного р-канальных транзисторов 3 и 4 .и р-канального транзистора 25 обратной связи, шина 16 управления крутизной козффициента усиления - сподложкой усилительного и-канального транзистора 21 и истоком п-канального опорного транзистора 13.Второй выходной вывор генератора 12емкостного тока подключен к проме"жуточной потенциальной шине 13.Работает устройство следующимобразом.При подведении питающего напряжения к шинам 1, 2 с соответствующеговыхода делителя 10 частоты на затвортранзистора 9 Форсажа поступает отпирающий уровень напряжения, и вся часовая ИМС подключается к источнику через резистор 8, который ограничивает ток ИМС в режиме форсажа иуменьшает напряжение, передана" ,емое через транзистор 9. Уровень напряжения питания,. требующийсякварцевому генератору 19 для его надежного запуска в режиме форсажаограничен не только снизу, но и евер ху. С ростом напряжения питания рас" тет крутизна коэффициента усиленияи тем самым изменяется условиебаланса амплитуды и фазы колебанийгенератора 19. Очевидно, что степенькомпромисса между допустимыми. низ"ким и высоким уровнями напряжения питания генератора 19 в момент егозапуска в режиме Форсажа определяется величиной резистора 8.Через фор" мируемый делителем 10 частоты промежуток времени, достаточный для выхода генератора 19 в стационарный режим колебаний, отпирающий импульс напряжения на затворе транзистора 9заканчивается и генератор 19 переходит в рабочий режим с минимальным потреблением тока от источника питания всех блоков ИМС.На генератор 12 емкостного тока с входа и выхода кварцевого генератора 19 поступают парафазные импульсы напряжения амплитудой., равной уровню питания на шине 15. Поскольку второй выходной вывод генератора 12 емкостного тока подключен непосредственно к шине 15 запираю; щий "нулевой" сигнал на входе или выходе генератора 19 обеспечивает нулевой уровень напряжения между затвором и истоком коммутационных транзисторов генератора 12 емкостного тока и исключает возможность протекания паразитного сквозного тока через последовательно включенные транзисторы, управляемые пара" фазным сигналом, Кроме того,ток генератора 12 протекает через резис- тор 7 токовой обратной связи, что стабилизирует систему в целом и аополнител ьно снижает потреблениетока, поскольку сдвигает в благоприятную сторону границу баланса междуустойчивостью системы и потребляе"мой мощностьюВ рабочем режиме на затворахопорных р- и и-канального транзисторов 3 и 13 устанавливаются напряжения, близкие к значениям пороговыхнапряжений р- и и-канальных транзис-торов устройства. Эти уровни напряжения поступают на шины 17 и 18 исоответственно на затворы р-канальногв и и-канального транзисторов 25и 26 обратной связи кварцевого генератора 19. В работающем кварцевомгенераторе 19 транзисторы 25 и 26обратной связи основное время запер"ты и отпираются поочередно тольков те моменты;. когда напряжение навыходе кварцевого генератора 19 становится равным либо нулевому потенциалу шины 1, либо потенциалу 25 шины. 15Иными словами транзисторы 25 и 26 обратной связи управляются напряжением на их истоках. Они за"перты до тех пор, пока инвертирующий усилитель (на транзисторах 20и 21) находится в линейной областиЕстественно, в это время шунтирование входного сигнала транзисторами 25 и 26 обратной связи не просходит, Транзисторы 25 и 26 отпиРаются как раз тогда, когда усили,тель выходит иэ линейной области и:работает в режиме ключа, Открытые в.эти моменты времени транзисторы 25и 26 способствуют максимально быстрому выходу усилителя из ключевогорежима, чтр делает форму выходногосигнала близкой к синусоидальной.Синусоидальная или близкая к синусоидальной форма импульса по срав нению, например, с прямоугольнойобуславливает меньшее токовое пот"ребление кварцевого генератора 19от источника питания,Таким образом, отсутствие шунтирования входа инвертирующего усилителя в линейной области его работыи приближение формы выходного сигналак синусоидальной за счет шунтирования входа тогда, когда усилительпереходит. в ключевой режим, позволяют использовать в кварцевомгенераторе 19 усилитель с меньшейкрутизной а следовательно, допол"нительно уменьшить потребляемую7 17005мощность устройства. Расцет парамет/ров подобного кварцевого генератора показывает, что его ток потребления состоит из линейного токапотребления, сквозного тока усилителя и тока нелинейных искажений.Линейный ток потребления зависитот напряжения питания, кацества,усилителя, Сквозной ток обусловлен10одновременным прохождением тока це,рез р- и п-канальный транзисторы.Ток нелинейных искажений вызывается несинусоидальной формой выходного сигнала усилителя из-за работы15усилительного каскада в режимеотсечки, Ток нелинейных искаженийи сквозной ток являются бесполезной тратой энергии и не способст,вуют поддержанию колебаний в сис 20теме, поскольку резонатор слуйит,фильтром и отфильтровывает неосновные гармоники, Чем выше крутиз-на усилителя, тем более прямоугольной оказывается форма выходного сигнала,. тем больше вклад высокихгармоник и выше ток нелинейных искажений,В стационарном режиме колебанийкварцевого генератора 19 на шину 16и, следовательно, на подложку усили,тельного и-канального транзистора,21 поступает управляющий сигнал,равный падению напряжения на резисторе 8 токовой обратной связи, Этотсигнал смещает подложку транзистора 21 относительно его истока и темсамым меняет крутизну характеристикиусилителя. Результаты расцетов, а40также экспериментальных измеренийприведенного варианта кварцевогогенератора (емкоатной трехточки) 19показывают, что существует диапазонкрутизны усилителя, в котором возможен запуск и стационарные колебания.кварцевого генератора 19.График характерной зависимостивремени запуска кварцевого генератора от крутизны коэффициента усиления см.фиг.2) показывает, цто для50надежного и быстрого запуска кварцевого генератора 19 крутизна должнабыть в пределах Крутизна коэффициента усиления зависит от напряжения питания и ве личин порогов усилительных р- и и-канального транзисторов 20 и 21. При высоком напряжении питания и низких пороговых напряжениях крутизна уве" лицивается в момент Йорсажа, когда на кварцевый генератор 19 подается напряжение с шин 1, 2 и может превысить допустимую величину, т.е.помешать запуску кварцевого генератора 19,Под влиянием каких-либо дестабилизирующих факторов, например температуры, может произойти уменьшение амплитуды колебаний кварцевого генератора 19, цто сразу же вызовет уменьшение тока потребления устройства и падения напряжения на резисторе 8. Это приводит в свою очередь к отпиранию управляющего п-канального транзистора 21 за счет уменьшения напряжения смещения подложки и, как следствие, к компенсирующему увелицению амплитуды колебаний кварцевого генератора 19Формула изобретенияЧастотно-задающий орган электронного прибора времени, содержащий источник напряжения постоянного тока с потенциальной питающей шиной и шиной нулевого потенциала, опорный и вспомогательный р-канальные транзисторы, истоки и подложки которых соединены с шиной нулевого потенциала, опорный и регулирующий и-канальные транзисторы, у которыхсоответственно сток и затвор подключены к стоку вспомогательногор-канального транзистора, а соответственно исток и сток соединеныдруг с другом, и-канальный транзистор форсажа, сток которого подключен к стоку регулирующего и-канального транзистора, -генератор емкостного тока, первый выходной вывод которого соединен с затвором опорного р-канального транзистора и через первый резистор - с его стоком, а потенциальный вывод подключен к потенциальной питающей шине, соединенной с подложками п-канальнсго транзистора Форсажа, регулирующего п-канального транзистора и через второй резистор - с истоком последнего, третий резистор, вклюценный между истоком и-канального опорного транзистора и его подложкой, соединенной с промежуточной потенциальной шиной, делитель частоты, питающие выводы которого соединены с питающей и промежуточной потенциальными шинами, входной сигнальныйвывод - с первым входным выводомгенератора емкостного тока, один извыходных выводов - с выводом для:подключенияпотенциального выводанагрузки, а другой выходной выводс затвором п-канального транзисторафорсажа, кварцевый гекератор, включающий в себя усилительный р-канальный транзистор, исток и подложка которого подключены к шиненулевого потенциала, сток - к входному сигнальному выводу делителячастоты, а затвор - к второму входному выводу генератора емкостноготока, усилительный п-канальныйтранзистор, исток которого соединен с промежутоцной потенциальнойшикой, а сток и затвор - соответственно со стоком и затвором рканального усилительного транзистора, кварцевый резонатор, включенный между объединенными затворамии стоками усилительных р-канального и и-канального транзисторов,соединенными соответственно через первый и второй конденсаторы спромежуточной потенциальной шиной,о т л и ч а ю щ и й с я тем,цто,с целью повышения КПД и надежности в работе, в него введен четвертыйрезистор,а кварцевый генератор снабжен р- и и-канальным транзисторами обоатной связи, шинами управ 5ления обратнои связью, режимом ичкрутизной коэффициента усиления,прицем четвертый резистор включенмежду потенциальной питающей шиной10и истоком и-канального транзистораФорсажа, подлложки р- и и-канального транзисторов обратной связи соединены соответственно с шиной нулевого потенциала и промежуточнойпотенциальной шиной, их истоки под"кпючены к второму входному выводугенератора емкостного тока, а стокик входному сигнальному выводу делите"ля частоты, шина управления режимомсоединена со стоком опорного р"ка"нального,транзистора и затворамиопорного и-канального транзистораи п-канального транзистора обратнойсвязи, шина управления обратной25 связью - с затворами опооного ивспомогательного р-канальных тран"зисторов и р-канального транзистора обратной связи, шина управлениякрутизной коэФфициента усиленияс подложкой усилительного и-канального транзистора и истоком п-канального опорного транзистора, а второйвыходной вывод генератора емкостного тока подключен к промежутоцной потенциальной шине,Бе ектор И.Самборская е,факторВ НТ СС венног 113 Э 35 дательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул,Гагарина, 19 Производстве Заказ 4467 8 НИИПИ Госу Тиражитетаква,Порлисноеизобретениям и открытиям и5, Раушская наб., д. 4/5