Подключить осциллятор к инвертору: Оссд 300 осциллятор подключение к инвертору ресанта 180 — Оборудование для аргонодуговой сварки

Содержание

что такое и для чего применяется, схема, видео


От стабильности электродуги зависит качество сварки тяжело свариваемых металлов: нержавейки, некоторых алюминиевых и цветных сплавов. В качестве стабилизатора используют сварочный осциллятор – устройство для генерации импульсного разряда. Для дополнительного подключения к сварочному аппарату покупают готовый прибор или применяют творение своих рук, сделать электронное устройство для сварки алюминия, сложных сталей можно самостоятельно.

Осциллятор – это еще один источник тока для сварочника, электроприбор, предназначенный для генерации импульса. Когда подключен осциллятор, аппарат или инвертор для сварки поддерживает дугу без обязательного контакта заготовки и электрода. Горение обеспечивается наложением токов от основного источника и осциллографа. Сварка стабилизируется, формируется равномерный шов, снижается риск залипания во время короткого замыкания по капле при использовании плавящихся электродов.

Зачем нужен самодельный осциллятор

Осциллятор как генерирующее устройство способен работать на постоянном и переменном токе. Предназначение прибора – возбуждение сварочной дуги без контакта электрода с объектом сварки и стабилизация горения. Вид электрода: вольфрамовый наконечник горелки или стандартный в обмазке — не имеет значения. Эффект достигается трансформацией сетевого тока в частотные импульсы высокого напряжения, с характеристиками параметров:

  • Напряжение сети 220 В – напряжение на выходе — 2,5–3 тыс. В;
  • Частота тока 50 Гц – частота на выходе — 15–30 тыс Гц;
  • Мощность осциллятора – 250–400 Вт.


Электрическая схема осциллятора

Принцип работы самодельного осциллятора, включённого в схему сварочного устройства с долей упрощения:

  • Подача сетевого напряжения на сварочное устройство;
  • Напряжение проходит обмотки повышающего трансформатора и начинает заряжать конденсатор колебательного контура;
  • Конденсатор-накопитель аккумулирует высокочастотное высоковольтное напряжение разряда;
  • Параллельно блок управления системой открывает газовый клапан;
  • Блок управления высвобождает импульс при наполнении ёмкости конденсатора на разрядник, происходит пробой;
  • Колебательный контур закорачивается, возникают резонансные затухающие колебания, идущие на сварочную дугу;
  • Предохранитель при пробое конденсатора размыкает электрическую цепь;
  • При падении напряжения формируется следующий разряд;
  • Дуга вспыхивает в облаке газа в 3–5 мм над деталью;
  • При разрыве дистанционного контакта схема управления дублирует импульс поджога дуги.


Функциональная схема осциллятора

Принцип действия и назначение

Применение осциллятора позволяет обеспечить бесконтактный розжиг дуги, что существенно облегчает задачу сварщика, а также влияет на стабильность электрической дуги в процессе работы. Хотя мы отметили, что устройство является обособленным элементом, иногда оно интегрировано в сварочный инвертор, то есть, источник питания и осциллятор находятся в одном корпусе. При достаточном объеме знаний в области электроники и электричества возможно изготовление самодельного осциллятора. Именно на этом обычно концентрируют свое внимание читатели, так как экономия денежных средств всегда выглядит привлекательно.

Начнем с того, что сформулируем основную идею работы данного устройства. При работе сварочного инвертора на электроды подается напряжение 220 В. Если сварка ведется переменным током, то его частота составляет 50 Гц. «Поверх» этого напряжения в импульсном режиме подается высокая разность потенциалов и высокая частота. Количество таких импульсов, как правило, невелико. Добавочный высокочастотный ток должен лишь разжечь дугу. На это уходят доли секунды. Для качественно оценки следует подчеркнуть, что амплитуда колебаний напряжения достигает 6 кВ, а частота при этом составляет 500 кГц. Но за счет малой продолжительности импульса мощность электрического тока не превышает 300 Вт.

Среди пользователей возникает лаконичный вопрос: «Может ли осциллятор генерируемым током проводить сварку металлов?». Действительно, это было бы логично, однако низкая мощность не позволяет расплавить металл и присадку, поэтому импульс используется исключительно для пробоя воздушного зазора. В задачи сварщика входит лишь приближение электрода на расстояние примерно 5 мм и нажатие кнопки. В осцилляторах интегрированного типа кнопка локализуется прямо на держателе. Длительность импульса соответствует времени удержания кнопки. Далее сварка проводится в обычном режиме.

Высокочастотный ток протекает через диэлектрик (воздух) после активной ионизации. Практически моментально возникает дуговой разряд. Одновременно ионизированный воздух становится проводником, и основной ток сварочного аппарата течет, образуя электрическую дугу. Если процесс сварки автоматизирован и инвертор обладает микропроцессором, то осциллятор в процессе формирования шва автоматически включается при необходимости, когда возникает тенденция гашения дуги. Примером может служить ситуация с перепадом напряжения или случайного движения руки сварщика в сторону. В результате работы осциллятора можно получить качественный и равномерный шов.

Сварочный осциллятор своими руками – компоненты

В сети масса принципиальных схем осцилляторов для сварочного устройства. Представлены оба типа: последовательного и параллельного подключения. Масса аргументов в пользу каждого. Собрать осциллятор — полдела. Сложности подстерегают при настройке и эксплуатации.

Устройство состоит из нескольких блоков. Колебательный контур в качестве искрового генератора затухающих колебаний состоит из 2 элементов: конденсатор и подвижная обмотка трансформатора высокой частоты – катушка индуктивности.


Устройство осциллятора своими руками

Повышающий трансформатор устройства собирается на базе понижающего с 220 до 36 В, с П-образным сердечником. Для создания длинной магнитной линии убирается 50% пакета железа. Обмотка первого керна мотается по типу сварочной – получаем падающую характеристику.

Повышающая обмотка второго керна рассчитывается на получение 1000 В. Недостаток витков вынудит постоянно накручивать разрядник. Увеличение количества витков приведёт к улучшению поджога дуги в разряднике. Перебор намотки приводит к активизации роста перегрева катушки.

Дросселей 2 шт. при параллельной схеме, по 1 на трансформатор.

Изготовление разрядника из утолщённых эррозионностойких вольфрамовых стержней WR-3 на медных прутках требует привлечения механизма регулировки. Оптимум зазора по щупу — 0,08 мм. Требуется заливка быстротвердеющим диэлектриком. В качестве упрощения используют свечи зажигания, ионизаторы воздуха.

Выходной трансформатор соединяется линией обратной связи с датчиком тока.

Блокировочный конденсатор пропускает только ток высокой частоты. Низкочастотный ток сварочного аппарата блокируется, что предупреждает короткое замыкание осциллятора.

Эксплуатационные условия

Осциллятор – это прибор, регистрация которого требуется в органах инспектирования электросвязи. К остальным условиям эксплуатации относятся такие требования и возможности:

  • Агрегат может использоваться в закрытых помещениях и на улице.
  • При дожде и снеге работать с прибором на открытом воздухе запрещено.
  • Температурный режим функционирования находится в пределах от минус десяти до плюс сорока градусов.
  • Эксплуатация устройства допускается при атмосферном давлении от 85 до 106 кПа и влажности не выше 98 процентов.
  • Категорически не рекомендуется использовать аппарат в запыленных помещениях, особенно, где содержаться едкие газы или пары.
  • Прежде, чем приступить к работе, необходимо позаботиться о надежном заземлении.

Выбираем тип сварочного осциллятора


Осциллятор для сваривания своими руками

Задумав собрать сварочный осциллятор своими руками, определимся со схемой включения. Последовательное либо параллельное подключение, тип функционирования устройства: импульсная разрядка или непрерывное действие прибора.

Устройства непрерывного действия подключаются параллельно и последовательно. В большинстве таких осцилляторов устанавливается выпрямитель. Превалирует последовательная схема – высокое напряжение не поразит сварщика.

Выгоды последовательного подключения: достаточно одного трансформатора. Первичная обмотка дополнена парой сглаживающих конденсаторов и предохранителем. Вторичная – разрядником и колебательным контуром.

Импульсное устройство используется на сварочных аппаратах переменного тока. Смена полярности инициирует очередное зажигание дуги за счёт синхронизации цикла последовательности действий:

  • Активизация зарядного устройства;
  • Накопление заряда конденсатором;
  • Обесточивание дуги при прохождении нулевой отметки перемены полюса;
  • Разряжение конденсатора с подачей энергии в дуговой промежуток.

Сварочные устройства цикличной полярности рекомендованы для сварки сплавов алюминия. Нержавеющие стали и цветные металлы варятся преимущественно при постоянном токе.

Импульсные приборы

Осциллятор – это устройство, которое подразделено на два типа. Прибор с импульсным питанием позволяет спровоцировать на начальном возникновении дуги ее постоянство при переменном токе. При выполнении сварки могут появляться колебания используемого тока, что иногда может вызывать ухудшение качества работ. Чтобы этого избежать, осцилляторы синхронизируются.

Часто для возбуждения бесконтактной дуги используются генераторы импульсного типа, в которых имеются накапливаемые резервуары, подзаряжающиеся от специального устройства. С учетом того момента, что фазное изменение сварочного тока в рабочем процессе не всегда стабильно, для организации надежной функциональности генератора требуется прибор, синхронизирующий разряд емкости в тех случаях, когда ток из дуги проходит через ноль.

На переменном токе осциллятор применяется для сварки как обычными электродами, так и элементами, применяющимися для работы с нержавейкой, цветными металлами, обработки аргоном.

Предупредим ошибки при изготовлении осциллятора


Подробная инструкция изготовления осциллятора своими руками

При пошаговом следовании надёжной схеме и качественной сборке, результативного удержания дуги не происходит. Причина — в перегрузке сети. Вместо заявленных 220 В, доходит 190–200 В. Автотрансформатор решит проблему.

Экономия на дросселе. С разрядника идёт череда затухающих ВЧ-колебаний, превышающих киловольт. Вторичная обмотка без дросселя получит между витками до 50 В. Виток приобретает вид короткозамкнутого. Мощность сети пойдёт на нагрев.

Чтобы не сжечь сварочное устройство целиком, озаботимся установкой дросселя. Кроме изолирующих прокладок при намотке, пропитаем витки бакелитовым лаком.

Частота тока в рамках 150–300 кГц безопасна. Если тело сварщика рассматривать как проводник, поверхностный эффект протекания ВЧ-тока не затрагивает внутренние органы. Но ожог кожи получить кому хочется? Работаем только при надёжном заземлении. Удар при 10 кГц весьма чувствителен.

Пообщайтесь со специалистами по соответствию вашей схемы нормам безопасности. Эксперты оценят схемотехнику на предмет проникновения НЧ-тока на электрод. Предостерегут, если сборка осциллятора небезопасна.

Обязательно вхождение в состав блока колебательного контура блокировочного конденсатора.

Безопасность

Чтобы понять, что такое осциллятор, для чего нужен, необходимо иметь минимальные навыки сварщика. Основные различия рассматриваемых устройств и принцип их действия приведены выше. При работе с подобными приспособлениями следует соблюдать определенные меры безопасности.

Необходимо постоянно контролировать правильность подсоединения в сварочную цепь и проверять контакты на исправность. Кроме того, следует работать с использованием защитного кожуха, который снимать и одевать нужно при выключенном от сети аппарате. Также надо периодически проверять состояние поверхности разрядника (очищать его наждачкой от нагара).

Особенности

Для того чтобы самостоятельно изготовить данное оборудование, которое существенно облегчает сварку деталей из цветных металлов и нержавеющей стали, достаточно иметь минимальные знания электротехники и навыки сборки электрических устройств.

Главное, что нужно учитывать при сборке и использовании самодельного осциллятора, – это строгое соблюдение техники безопасности при эксплуатации электроприборов. Важно придерживаться правильности сборки электрических схем, а также применять для этого только те элементы, которые имеют оптимальные характеристики.

Последовательность процесса сварки

Невзирая на некоторые отличия в сборке, использование устройств этого класса проходит по одному сценарию. Можно так представить последовательность работы прибора:

  • Сварщик на горелке нажимает кнопку «Пуск».
  • Выпрямитель на входе получает напряжение из сети, выпрямляет и отправляет на накопитель.
  • Накопительный узел заряжается.
  • После срабатывания накопительного конденсатора, освобождается импульс.
  • Импульс поступает на высокочастотный трансформатор и преобразовывается в высоковольтный импульс.
  • Одновременно срабатывает клапан газа и выходит аргон из аргонно содержащей камеры.
  • После короткого разряда тока, дуга зажигается в газовом облаке и начинается процесс сварки.
  • Когда начинает работать сварочный ток с силой, превышающей пять ампер, то импульс затухает. Происходит процесс сварки с установленными на аппарате значениями. При потере контакта возникает следующий импульс для возрождения дуги.
  • Когда сварка заканчивается, прибор завершает процесс.

При изготовлении аргоновой горелки своими руками, конструкция может быть упрощена и прибор становится полуавтоматом. В этом случае при случайном завершении процесса сварки надо вручную включать бесконтактный поджиг, нажимая кнопку «Пуск».

Затухающие колебания

Частота колебательного напряжения зависит от значения индуктивности и емкости в цепи LC — бака. Теперь мы знаем, что для возникновения резонанса в контуре резервуара должна быть точка частоты, где значение X C емкостное сопротивление совпадает со значением X L индуктивного сопротивления ( X L = X C ) и что, следовательно, компенсирует друг друга, оставляя только постоянное сопротивление в цепи, чтобы противостоять потоку тока.

Если теперь мы поместим кривую для индуктивного реактивного сопротивления индуктора поверх кривой для емкостного реактивного сопротивления конденсатора так, чтобы обе кривые были на одной оси частот, точка пересечения даст нам точку резонансной частоты, ( ƒ r или ωr ), как показано ниже.

Итог

Осциллятор моделей (ОССД300 или же ОП240) упростит процесс сварки в разы, сделает его дешевле, быстрее. Ваша сварочная дуга не будет прерываться, и гаснуть за секунды, когда вы ещё даже ничего толком не успели сделать.

Ведь это самая большая и неприятная проблема при роботе со сваркой, дуга постоянно тухнет и работа которую ты планировал сделать за пол часа растягивается на часы.

Также значительно принижается качество сварочного шва, возникают наплывы или просто не проваренные участки, которые не продержаться долгое время. Настоящие мастера даже научились делать такой прибор самостоятельно, но это точно не для новичков.

Попробуйте в эксплуатации осциллятор и поделитесь с нами своим опытом и особенностями работы. Пишите комментарии, делитесь статей. Всем успехов!

Вывод

Сварочный прибор осциллятор, что это такое, было рассмотрено выше. В общем можно обозначить его, как устройство, позволяющее создавать рабочую дугу, не дотрагиваясь электродом к поверхности обрабатываемых компонентов. Также оно обеспечивает дуговую стабильность.

Подобная функциональность агрегата гарантируется тем, что электроток, поступающий от сварочного оборудования, взаимодействует с аналогичной величиной высокой частоты и большим показателем напряжения. Особенно существенная помощь от рассматриваемого прибора наблюдается при работе с цветметом и нержавейкой. Большим плюсом является тот момент, что осциллятор можно собрать своими руками, не обладая при этом сверхспособностями и знаниями строения и размещения элементов электроприборов.

Приложение 3. ПОДКЛЮЧЕНИЕ И ПРИМЕНЕНИЕ СВАРОЧНОГО ТРАНСФОРМАТОРА С ОСЦИЛЛЯТОРОМ.

Осциллятор позволяет:

— бесконтактно зажигать и стабилизировать горение сварочной дуги при применении всех известных сварочных электродов;

— сваривать металлы толщиной от 0,1 мм и выше;

— производить сварку при слабой  электропроводке;

— в бытовых условиях заменить комплекс сварочной аппаратуры.

Осциллятор подключается к сварочному трансформатору по следующей схеме:

Подключение и регулировка.

На выходе трансформатора (если в нем есть регулировка) установить наибольший  ток (напряжение). Подключить осциллятор по указанной схеме к вторичной обмотке трансформатора и проволочному сопротивлению. Ручкой настройки осциллятора найти положение, при котором генерация искры резко обрывается. Затем, вращая потенциометр вправо или влево (зависит от подключения  потенциометра), установить генерацию искры. Это будет точка оптимальной подстройки осциллятора. Ток регулируется изменением длины проволочного сопротивления.

Замена сварочного выпрямителя.

Осциллятор так же, как и сварочный выпрямитель, поддерживает горение всех известных типов плавящихся электродов. Это позволяет сваривать обычную сталь, чугун, нержавеющую сталь, медь, алюминий. Ток на выходе осциллятора остается переменным. Такой ток обладает эффектом катодной очистки оксидной пленки, что позволяет в ряде случаев очищать сварочную ванну от окислов и небольших загрязнений. При использовании электродов постоянного тока иногда наблюдается неустойчивое горение первой трети электрода.

Замена газовой сварки.

Для замены газовой сварки необходим угольный (графитовый) электрод и присадочная проволока. Угольный электрод расплавляет металл и присадочную проволоку. При микросварке (0,1 – 0,3 мм) в качестве графитового электрода можно использовать стержень простого карандаша.

Угольным электродом можно паять сталь медью, резать, производить нагрев металла, сваривать цветные металлы. Такой способ по сравнению с газовой сваркой дает меньшую деформацию металла. Для получения качественных швов необходимо применять флюс.

Аргонодуговая сварка металла.

Если вместо угольного электрода использовать вольфрамовый и обдувать место сварки аргоном, то получится аргонодуговая установка переменного тока для сварки алюминия. При сварке алюминия необходимо дополнительно подключать компенсатор постоянной составляющей тока дуги.

Замена сварочного полуавтомата.

При применении тонких электродов (до 2 мм)  можно выполнять те же кузовные работы, что и при полуавтоматической сварке. Бесконтактное зажигание дуги и катодная очистка сварочной ванны обеспечивают дополнительный комфорт при работе. Из недостатков – из-за низкого качества некоторых электродов наблюдается зашлаковывание сварочной ванны.

Точечная сварка кузовов автомобилей.

В одном из свариваемых листов металла сверлом диаметром 5 мм высверливаются отверстия. Листы соединяются внахлестку, отверстия завариваются тонким металлическим либо угольным электродом с присадкой.

Сварка металла при недостаточном сечении электропроводки.

При слабой питающей проводке во вторичной обмотке сварочного трансформатора необходимо сделать отводы, начиная от 20 Вольт с повышающими ступеньками в 3 – 5 Вольт. Проволочное сопротивление не использовать. Сварку производить покрытым электродом короткой дугой.

Сварка металла при недостаточной мощности трансформатора.

Осциллятор в сварочном аппарате: Принцип действия и назначение

Осциллятор облегчает поджиг электрической дуги при ручной сварке и плазменной резке. Рассмотрим более детально, что это такое, каковы преимущества аппаратов с осцилляторами, где они пригодятся и как работают. Это поможет начинающим сварщикам определиться, нужна ли вам модель с таким вспомогательным устройством.

Что такое сварочный осциллятор

Осциллятор вырабатывает ток с частотой 100-500 кГц и напряжением 3000-5000 В. Он кратковременно накладывается на основной сварочный ток и облегчает поджиг электрической дуги. В момент включения осциллятора создается однопоточная передача импульса, которая выглядит как тонкая молния. Она пробивает воздушный зазор между кончиком электрода и изделием при расстоянии 10-13 мм, возбуждая электрическую дугу без физического касания электродом поверхности заготовки.

Преимущества аппаратов с осциллятором


В сварочных аппаратах без осциллятора, чтобы возбудить дугу для сварки, необходимо подключить зажим массы к изделию, а концом электрода постучать по месту стыка. Физический контакт вызывает замыкание положительного и отрицательного полюсов. Если в этот момент быстро отвести конец электрода на расстояние 3-5 мм от поверхности изделия, появится электрическая дуга с температурой 3000-5000 ⁰С (зависит от выставленной силы тока).

От ее тепла плавятся кромки основного металла и сам электрод (или присадочный металл). Если воздушный зазор увеличить, дуга гаснет. Пока электрод горячий, зажечь дугу очень легко – достаточно поднести его кончик к поверхности металла и слегка коснуться.

В холодном состоянии это сделать сложнее. По мере остывания на поверхности металла появляются окислы, ухудшающие контакт. Впоследствии даже плотного прикосновения кончика электрода к изделию уже недостаточно – нужно стучать по поверхности. Все это занимает дополнительное время, когда нужно проложить не один шов, а 100-200 коротких швов за день.

Если рука сварщика еще не «набита», во время замыкания полюсов для возбуждения дуги он может не успеть отодвинуть кончик от поверхности, и электрод прилипнет. Тогда понадобится наклонять горелку из стороны в сторону, чтобы оторвать электрод. Это отнимает время и портит внешний вид изделия. Можно погнуть вольфрамовый электрод, или его тонкая часть оторвется и останется на заготовке.

Использование сварочных аппаратов с осциллятором дает следующие преимущества:

  • Экономится время на возбуждение дуги. Не нужно стучать многократно по изделию, не важно, это первый поджиг или повторный – все происходит мгновенно.
  • Экономится время на заточку электрода.
    В случае аргоновой сварки каждое касание вольфрамовой иглой по поверхности металла немного притупляет ее. Еще на вольфрам налипают брызги расплавленного металла. Когда жало становится толстым и грязным, расширяется электрическая дуга и ширина шва. Приходится чаще прерывать процесс и затачивать электрод. Каждая заточка сокращает длину стержня. С осциллятором вольфрамовые электроды служат дольше.
  • Сохраняется чистота поверхности. При чирканье электродом о поверхность, на ней остаются следы поджига электрической дуги. Если это лицевая сторона изделия, понадобится шлифовка, чтобы убрать черные точки. Высокий разряд осциллятора не оставляет следов, что сокращает время на последующую обработку детали.

При каких обстоятельствах пригодится осциллятор

Сварочный аппарат с осциллятором пригодится при работе с легированными сталями и цветными металлами (алюминий, медь). Еще с таким устройством легче сваривать тонколистовое железо 0,6-0,8 мм, поскольку при работе с ним сила тока минимальная и при небольшом увеличении воздушного зазора дуга гаснет. Осциллятор упрощает поджиг.

Сварка миниатюрных конструкций, например капсул, трубок, тоже упрощается с высокочастотным поджигом, ведь не нужно стучать по небольшому изделию, сдвигая его. Можно обойтись без дополнительных приспособлений по закреплению детали. Если нержавеющее изделие будет впоследствии полироваться до зеркального вида поверхности, поджиг дуги осциллятором оставит меньше следов и сократит обработку.

Устройство и принцип работы осциллятора


Сварочный осциллятор состоит из:

  • двух трансформаторов (понижающего и повышающего),

  • дросселя,

  • разрядника (накопительного конденсатора),

  • дросселя,

  • блокирующего конденсатора,

  • колебательного контура.

По сути, это искровой генератор, выдающий затухающие колебания.

Работает осциллятор следующим образом:

  1. Вторичное напряжение с трансформатора заряжает конденсатор.
  2. Когда достигается определенная величина, срабатывает разряд.
  3. Замыкается колебательный контур, что вызывает импульсы заданной частоты.
  4. Все это накладывается на дуговой промежуток.
  5. Чтобы не возникло шунтирование, в работу вступает блокировочный конденсатор.
  6. Для защиты изоляции обмотки трансформатора предусмотрен дроссель.

Отличия по принципу работы

Сварочные осцилляторы могут работать с постоянным и переменным сварочным током, но по разной технологии. В случае постоянного тока высокочастотный импульс кратковременно накладывается на сварочный ток при старте, когда сварщик нажимает кнопку на горелке. После возбуждения электрической дуги, разряд гаснет и не появляется до следующего нажатия. У постоянного тока движение электронов происходит всегда в одну сторону, поэтому дуга горит стабильно.

При работе с переменным током осциллятор вынужден регулярно посылать импульсы, поскольку направление движения электронов меняется до 100 раз в секунду. Высокочастотный импульс постоянного действия поддерживает стабильное горение дуги и улучшает качество шва. Этот вариант практичен для сварочных трансформаторов.

С каким оборудованием применяется осциллятор

Хотя варить инверторами ММА с осциллятором было бы удобно, такие модели не комплектуются высокочастотным поджигом, поскольку используются для неответственных соединений и простых задач по сварке. А вот аппараты для аргоно-дуговой сварки с осциллятором очень востребованы. Модели с контактным поджигом для TIG-сварки обозначаются как TIG-Lift. Оборудование с бесконтактным поджигом для сварки в среде аргона называется TIG-HF.

Еще бесконтактный поджиг задействуется при плазменной резке CUT. Без этой функции соплом плазмотрона пришлось бы касаться изделия, а после образования контакта и выработки плазмы, быстро переносить струю на линию реза. С высокочастотным поджигом можно сразу поставить плазмотрон в нужное место, нажать кнопку и приступить к резке. Сопло при этом сохранится чистым и прослужит дольше.

Варианты комплектации оборудования осциллятором

Существует два варианта комплектации сварочного оборудования осцилляторами – внутренняя установка и внешняя. Рассмотрим, особенности, чтобы понять, что лучше.

Внешнее оснащение осциллятором

Это независимый блок, который подключается между источником тока и горелкой/плазмотроном. Таким устройством можно оснастить любую модель, даже если с завода у нее не было высокочастотного поджига. По качеству работы внешний осциллятор ничем не уступает аналогам, но такое исполнение сказывается на удобстве транспортировки сварочного оборудования. Если приходится периодически перевозить/переносить аппарат на другое место, дополнительное устройство усложняет ситуацию.

Само подключение внешнего осциллятора к сварочному аппарату требует знания электрооборудования, чтобы все сделать правильно. В противном случае можно нарушить схему работы и перестанет подаваться защитный газ или основной сварочный ток.

Внутреннее оснащение осциллятором

Многие производители сварочного оборудования выпускают аппараты со встроенными осцилляторами для высокочастотного поджига. Все в одном корпусе с источником питания и заводским подключением. Работает надежно, не занимает дополнительное место, удобно для транспортировки.

Например, среди аргоновых сварочных аппаратов такая модель – БАРСВЕЛД Profi TIG-217 DP AC/DC. Варит постоянным и переменным током, подходит для нержавейки, алюминия и черного металла. HF-поджиг содействует простому возбуждению дуги и продлевает срок службы вольфрамового электрода. Габариты корпуса при встроенном осцилляторе составляет 48х20х29 см.

Если нужен аппарат воздушно-плазменной резки с высокочастотным поджигом, обратите внимание на Aurora PRO AIRFORCE 80. Модель режет углеродистую сталь сечением до 30 мм. Оптимальный показатель толщины металла для продолжительной резки – 25 мм. Дистанционный поджиг дуги облегчает начало работы. Другие сварочные аппараты со встроенным HF-поджигом можно посмотреть в каталоге.


Ответы на вопросы: про осциллятор для сварки Какой осциллятор лучше – внешний или внутренний? СкрытьПодробнее

По качеству работы разницы нет. Внутренний осциллятор, встроенный в сварочный аппарат, делает оборудование более компактным и удобным для хранения и транспортировки.

Может ли осциллятор ударить током сварщика? СкрытьПодробнее

Если все собрано и подключено правильно, то удары током со стороны осциллятора исключены. Порой получить удар напряжением можно, если контакт массы плохой, отпал или сварщик забыл его подключить. При этом перчатки сварщика должны быть влажными (от пота, воды). Тогда высокочастотный импульс пройдет сквозь тело.

Насколько сильно осциллятор бьет током? СкрытьПодробнее

Разработчики снабдили устройства высокочастотного поджига защитными функциями, поэтому, когда нет контакта с массой, полный объем напряжения не подается. Если у сварщика мокрые перчатки, ток лишь неприятно щиплет за руку.

Какой по габаритам и весу внешний осциллятор для сварки? СкрытьПодробнее

Это зависит от характеристик конкретной модели. Например, популярный вариант ОССД-300 имеет размеры 26х24х13 см и весит 4,5 кг. Ввиду этого выгоднее приобретать инверторы TIG со встроенным высокочастотным поджигом, которые будут чуть крупнее внешнего осциллятора.

На что обращать внимание при выборе внешнего осциллятора для сварки? СкрытьПодробнее

Важен параметр максимального сварочного тока, на который рассчитана вторичная обмотка при последовательной схеме подключения в сварочную цепь. Характеристика должна соответствовать возможностям сварочного трансформатора по выдаваемому току.

Остались вопросы

Оставьте Ваши контактные данные и мы свяжемся с Вами в ближайшее время

Обратная связь

(PDF) Управление мощностью инверторов, управляемых виртуальным генератором, в режиме подключения к сети

Рис. 15. Точность с точки зрения 

 и 

 с разными значениями строки для импеданс

X. ССЫЛКИ

[1] C. Gouveia, J. Moreira, CL Moreira и JAP Lopes, «Координация

Storage and Demand Response for Microgrid Emergency Operation»,

IEEE Transactions on Smart Grid, vol.4, нет. 4, pp. 1898-1908, 2013.

[2] L. Zheng, S. Liu и X. Xie, «Конфигурация

на основе частотной области и последующее управление мощностью для источников питания в подключенных к сети

microgrid, «Международные сделки по электроэнергетическим системам»,

vol. 25, нет. 10, стр. 2499-2514, 2015.

[3] У. Боруп, Ф. Блаабьерг и П. Н. Энджети, «Распределение нелинейной нагрузки в

параллельно соединенных трехфазных преобразователях», IEEE Transactions on

Industry. Приложения, том.37, нет. 6, pp. 1817-1823, 2001.

[4] YB Byun, TG Koo, KY Joe, ES Kim, JI Seo, and DH Kim,

«Параллельная работа трехфазных инверторов ИБП посредством беспроводного разделения нагрузки

контроль», в INTELEC. Двадцать вторая международная конференция по телекоммуникациям и энергетике

(кат. № 00Ch47131), 2000 г.,

, стр. 526–532.

[5] J.M. Guerrero, J.C. Vasquez, J.Matas, L.G.d. Викуна и М. Кастилья,

«Иерархическое управление микросетями переменного и постоянного тока с регулируемой статичностью и общий подход к стандартизации

», IEEE Transactions on

Industrial Electronics, vol.58, нет. 1, стр. 158-172, 2011.

[6] А. Микаллеф, М. Апап, К. Спитери-Стейнс, Дж. М. Герреро и Дж. К.

Васкес, «Распределение реактивной мощности и гармонические искажения напряжения

, компенсация Однофазные островные микросети с контролируемым падением напряжения»,

IEEE Transactions on Smart Grid, vol. 5, нет. 3, стр. 1149-1158, 2014.

[7] Л. Михалаке, «Техника параллельного управления без сигналов взаимной связи

для резонансных инверторов на основе контроллера», в

38-м ежегодном собрании IAS на конференции Record of Industry.

Конференция по приложениям, 2003 г., 2003, вып. 3, стр. 1882-1889 т.3.

[8] QC Zhong, Y. Wang, and B. Ren, «Надежное управление падением напряжения на основе UDE

инверторов при параллельной работе», IEEE Transactions on Industrial

Electronics, vol. 64, нет. 9, pp. 7552-7562, 2017.

[9] Y. Guan, JM Guerrero, X. Zhao, JC Vasquez и X. Guo, «Новый способ

управления параллельно подключенными инверторами с использованием

Контур виртуального импеданса синхронной системы отсчета, Часть I: Принцип управления

, «IEEE Transactions on Power Electronics», vol. 31, нет. 6, стр.

4576-4593, 2016.

[10] J. Matas, M. Castilla, L.G.d. Викунья, Дж. Мирет и Дж. К. Васкес,

«Виртуальная петля импеданса для однофазных параллельных инверторов

с регулируемым падением напряжения, использующая схему общего интегратора второго порядка», IEEE

Transactions on Power Electronics, vol. 25, нет. 12, стр. 2993-3002,

2010.

[11] Б. Б. Джонсон, С. В. Дхопл, А. О. Хамадех и П. Т. Крейн,

«Синхронизация нелинейных осцилляторов в сети LTI Electrical Power

», о транзакциях IEEE. Схемы и системы I: Regular

Papers, vol.61, нет. 3, стр. 834-844, 2014.

[12] Б. Б. Джонсон, С. В. Дхопл, А. О. Хамаде и П. Т. Крейн,

«Синхронизация параллельных однофазных инверторов с виртуальным управлением генератором

», IEEE Transactions on Power. Электроника, вып. 29,

нет. 11, стр. 6124-6138, 2014.

[13] Б. Б. Джонсон, С. В. Допл, Дж. Л. Кейл, А. О. Хамаде и П. Т. Крейн,

«Управление инвертором на основе генератора для островных трехфазных микросетей

», IEEE Журнал фотогальваники, вып. 4, нет. 1, pp. 387-395,

2014.

[14] BB Johnson, M. Sinha, NG Ainsworth, F. Dörfler, and SV Dhople,

«Synthesizing Virtual Oscillators to Control Islanded Inverters», IEEE

. Труды по силовой электронике, том. 31, нет. 8, стр. 6002-6015, 2016.

[15] М. Синха, С. Дхопл, Б. Джонсон, Н. Эйнсворт и Ф. Дёрфлер,

«Нелинейные надмножества для управления отклонением», 2015 г. IEEE 16th Семинар по

Управление и моделирование для силовой электроники (COMPEL), 2015.

[16] П. Хазра, Р. Хадиди и Э. Макрам, «Динамическое исследование виртуального

распределенного источника энергии, управляемого инвертором», в 2015 г.

Североамериканский энергетический симпозиум (NAPS), 2015 г.

[17] W. Mathworld, «Кубическая формула»,

mathworld.wolfram.com/CubicFormula.html, по состоянию на 06.06.2018.

XI. БИОГРАФИИ

Давид Райс (M’2006) получил степень магистра и

докторскую степень в области электротехники в Будапештском технологическом и экономическом университете (BUTE),

Будапешт, Венгрия, в 2000 и 2011 годах соответственно.

С 1999 по 2001 год он работал в качестве приглашенного исследователя в Университете Граца

Технологии, Австрия. С

2012 по 2016 год он руководил группой Power Systems и

Environment Group на кафедре электроэнергетики

Engineering в BUTE в качестве доцента. В 2017 году он присоединился к Институту автоматизации комплексной энергосистемы

в рамках Исследовательского центра E.ON Energy

Рейнско-Вестфальского технического университета Ахена.Он работал над или

руководил более чем 40 промышленными и исследовательскими проектами.

Trung Tran Thai получил степень магистра наук в

Факультет электротехники, Чоннам

Национальный университет, Кванджу, Корея в 2012 году. . В настоящее время он

является научным сотрудником в Институте

Автоматизация сложных энергосистем в рамках

Э.Энергетический исследовательский центр ON при RWTH Aachen

University. Его исследовательские интересы включают операции

и стратегии управления распределенными энергетическими

ресурсами в микросетях, а также моделирование в реальном времени.

Антонелло Монти (SM’2002) получил степень магистра

(с отличием) и докторскую степень по электротехнике

в Политехническом университете Милана,

Италия в 1989 и 1994 годах соответственно. Он начал свою карьеру

в Ansaldo Industria, а затем перешел в

1995 году в Миланский политехнический университет в качестве ассистента профессора

.В 2000 году он поступил на кафедру электротехники

Университета Южной Каролины

(США) в качестве доцента, а затем профессора

. С 2008 года он является директором

Института автоматизации сложных энергетических систем в рамках Исследовательского центра E.ON Energy

при Рейнско-Вестфальском техническом университете Ахена. Доктор Монти является автором или соавтором

более 300 рецензируемых статей, опубликованных в международных журналах и

в материалах международных конференций.Он является старшим членом

IEEE, помощником редактора журнала IEEE System Journal, помощником редактора журнала IEEE

Electrification Magazine, членом редакционной коллегии журнала Elsevier

and Sustainable Energy, Grids and Networks, а также членом учредитель

правления Springer Journal Energy Informatics. Доктор Монти является лауреатом

премии IEEE за инновации в социальной инфраструктуре 2017 года.

7 простых инверторных схем, которые можно собрать дома

Эти 7 инверторных схем могут показаться простыми по своей конструкции, но они способны обеспечить достаточно высокую выходную мощность и КПД около 75%.Узнайте, как собрать этот дешевый мини-инвертор и питать небольшие приборы на 220 В или 120 В, такие как дрели, светодиодные лампы, лампы компактных люминесцентных ламп, фены, мобильные зарядные устройства и т. д., через аккумулятор 12 В 7 Ач.

Что такое простой инвертор

Инвертор, который использует минимальное количество компонентов для преобразования 12 В постоянного тока в 230 В переменного тока, называется простым инвертором. Свинцово-кислотная батарея на 12 В является наиболее стандартной формой батареи, которая используется для работы таких инверторов.

Начнем с самого простого из списка, в котором используется пара транзисторов 2N3055 и несколько резисторов.

1) Простая схема инвертора с использованием транзисторов с перекрестной связью

В статье рассматриваются детали конструкции мини-инвертора. Прочтите, чтобы узнать, как изменить процедуру сборки базового инвертора, который может обеспечить достаточно хорошую выходную мощность, но при этом очень доступный и элегантный.

В Интернете и электронных журналах можно найти огромное количество схем инверторов. Но эти схемы часто представляют собой очень сложные инверторы высокого класса.

Таким образом, у нас не остается выбора, кроме как просто задаться вопросом, как построить инверторы, которые могут быть не только простыми в сборке, но также недорогими и высокоэффективными в работе.

Схема инвертора 12 В на 230 В

На этом ваши поиски такой схемы заканчиваются. Описанная здесь схема инвертора, пожалуй, самая маленькая по количеству компонентов, но при этом достаточно мощная, чтобы удовлетворить большинство ваших требований.

Процедура сборки

Для начала убедитесь, что у двух транзисторов 2N3055 есть надлежащие радиаторы. Его можно изготовить следующим образом:

  • Вырежьте два листа алюминия по 6/4 дюйма каждый.
  • Согните один конец листа, как показано на рисунке. Просверлите отверстия соответствующего размера на изгибах, чтобы их можно было надежно закрепить на металлическом корпусе.
  • Если вам сложно изготовить этот радиатор, вы можете просто купить его в местном магазине электроники, как показано ниже:
  • Также просверлите отверстия для установки силовых транзисторов. Отверстия диаметром 3 мм, размер упаковки типа ТО-3.
  • Плотно закрепите транзисторы на радиаторах с помощью гаек и болтов.
  • Соедините резисторы с перекрестной связью непосредственно с выводами транзисторов в соответствии с электрической схемой.
  • Теперь соедините узел радиатора, транзистора и резистора со вторичной обмоткой трансформатора.
  • Закрепите всю схему вместе с трансформатором в прочном металлическом корпусе с хорошей вентиляцией.
  • Установите выходную и входную розетки, держатель предохранителя и т. д. снаружи шкафа и подсоедините их соответствующим образом к узлу цепи.

После завершения описанной выше установки радиатора вам просто нужно соединить несколько резисторов высокой мощности и 2N3055 (на радиаторе) с выбранным трансформатором, как показано на следующей схеме.

Полная схема проводки

После того, как описанная выше проводка завершена, пришло время подключить ее к батарее 12 В 7 Ач с лампой мощностью 60 Вт, прикрепленной к вторичной обмотке трансформатора. При включении результатом будет мгновенное освещение нагрузки с удивительной яркостью.

Здесь ключевым элементом является трансформатор, убедитесь, что трансформатор действительно рассчитан на 5 ампер, иначе вы можете обнаружить, что выходная мощность намного меньше ожидаемой.

Я могу сказать это по своему опыту, я дважды собирал это устройство, один раз, когда я был в колледже, а второй раз недавно в 2015 году. Хотя я был более опытным во время недавнего предприятия, я не мог получить потрясающую мощность, Я приобрел от моего предыдущего блока. Причина была проста: предыдущий трансформатор был прочным изготовленным на заказ 9-0-9В 5-амперным трансформатором, по сравнению с новым трансформатором, в котором я использовал, вероятно, ложно оцененный 5-амперный трансформатор, который на самом деле был только 3-х амперным с его выходом.

Перечень деталей

Для конструкции вам потребуются следующие компоненты: T2 = 2N3055 СИЛОВЫЕ ТРАНЗИСТОРЫ (MOTOROLA).

  • ТРАНСФОРМАТОР = 9-0-9 ВОЛЬТ / 8 А или 5 А.
  • АВТОМОБИЛЬНАЯ АККУМУЛЯТОРНАЯ БАТАРЕЯ = 12 В/ 10 Ач
  • АЛЮМИНИЕВЫЙ РАДИАТОР = ОБРЕЗАЕТСЯ ПО ТРЕБУЕМОМУ РАЗМЕРУ.
  • ВЕНТИЛИРУЕМЫЙ МЕТАЛЛИЧЕСКИЙ ШКАФ= ПО РАЗМЕРУ ВСЕЙ СБОРКИ
  • Видео-доказательство испытаний

    Как это проверить?

    • Тестирование этого мини-инвертора осуществляется следующим образом:
    • Для тестирования подключите лампу накаливания мощностью 60 Вт к выходному разъему инвертора.
    • Затем подключите полностью заряженный автомобильный аккумулятор 12 В к клеммам питания.
    • Лампа на 60 Вт должна сразу же ярко загореться, указывая на то, что инвертор работает правильно.
    • На этом построение и проверка схемы инвертора завершены.
    • Я надеюсь, что из приведенных выше обсуждений вы должны были ясно понять, как построить инвертор, который не только прост в сборке, но и очень доступен каждому из вас.
    • Его можно использовать для питания небольших электроприборов, таких как паяльник, компактные люминесцентные лампы, небольшие портативные вентиляторы и т. д.Выходная мощность будет находиться в районе 70 Вт и зависит от нагрузки.
    • КПД этого инвертора составляет около 75%. Устройство может быть подключено к аккумулятору вашего автомобиля, когда вы находитесь на улице, чтобы исключить необходимость носить с собой дополнительный аккумулятор.

    Работа схемы

    Работа этой схемы мини-инвертора довольно уникальна и отличается от обычных инверторов, которые включают каскад дискретного генератора для питания транзисторов.

    Однако здесь две секции или две ветви цепи работают регенеративно.Это очень просто и может быть понято из следующих пунктов:

    Две половины схемы, независимо от того, насколько они согласованы, всегда будут иметь небольшой дисбаланс окружающих их параметров, таких как резисторы, Hfe, витки обмотки трансформатора и т. д.

    Из-за этого обе половинки не могут проводить вместе в одно мгновение.

    Предположим, что верхняя половина транзисторов проводит сначала, очевидно, они будут получать напряжение смещения через нижнюю половину обмотки трансформатора через R2.

    Однако в тот момент, когда они полностью насыщаются и проводят ток, все напряжение батареи уходит через их коллекторы на землю.

    Это высасывает любое напряжение через R2 на их базу, и они немедленно перестают проводить ток.

    Это дает возможность нижним транзисторам открыться, и цикл повторяется.

    Таким образом, вся схема начинает колебаться.

    Базовые эмиттерные резисторы используются для фиксации определенного порога нарушения проводимости, они помогают зафиксировать базовый опорный уровень смещения.

    Приведенная выше схема была вдохновлена ​​следующим дизайном Motorola:


    ОБНОВЛЕНИЕ: Вы также можете попробовать это: 50-ваттная мини-инверторная схема


    Форма выходного сигнала лучше прямоугольной ))

    Схема печатной платы для описанной выше простой схемы инвертора 2N3055 (схема со стороны дорожки)

    Инвертор на полевых МОП-транзисторах с перекрестной связью

    Следующая конструкция представляет собой простую схему инвертора на полевых МОП-транзисторах с перекрестной связью, способную обеспечивать сетевое напряжение 220 В/120 В переменного тока. или постоянного тока (с выпрямителем и фильтром).Схема представляет собой простой в сборке инвертор, который повышает 12 или 14 вольт до любого уровня в зависимости от вторичной обмотки трансформатора.

    В этой схеме первичная и вторичная обмотки трансформатора T1 представляют собой понижающий трансформатор от 12,6 В до 220 В, подключенный в обратном порядке.

    МОП-транзисторы Q1 и Q2 могут быть любыми мощными N-канальными полевыми транзисторами. Не забудьте нанести радиатор на полевые МОП-транзисторы Q1 и Q2. Конденсаторы С1 и С2 расположены так, чтобы подавить обратные выбросы высокого напряжения от трансформатора.Вы можете использовать любое близкое значение для резисторов R1-R4 с допуском ± 20% от показанных значений на диаграмме.

    Схема идеально подходит для питания ламповой схемы, или ее можно соединить с повышающим трансформатором для создания искрового промежутка, лестницы Иакова, или, регулируя частоту, ее можно использовать для питания катушки Тесла.

    2) Использование микросхемы 4047

    Трансформатор T может быть трансформатором 9-0-9 В / 10 А для батареи 12 В / 10 Ач

    Как показано выше, можно построить простой, но полезный небольшой инвертор. используя только один IC 4047.IC 4047 представляет собой универсальный осциллятор с одной ИС, который обеспечивает точные периоды включения/выключения на своих выходных контактах №10 и №11. Частоту здесь можно было бы определить путем точного расчета резистора R1 и конденсатора С1. Эти компоненты определяют частоту колебаний на выходе микросхемы, которая, в свою очередь, устанавливает выходную частоту 220 В переменного тока этой схемы инвертора. Он может быть установлен на 50 Гц или 60 Гц в соответствии с индивидуальными предпочтениями.

    Аккумулятор, полевой МОП-транзистор и трансформатор можно модифицировать или модернизировать в соответствии с требуемой выходной мощностью инвертора.

    Для расчета значений RC и выходной частоты см. техническое описание ИС В схеме используется одна микросхема IC 4049, которая включает в себя 6 вентилей НЕ или 6 инверторов внутри. На приведенной выше диаграмме N1—-N6 обозначают 6 вентилей, которые сконфигурированы как каскады генератора и буфера. Элементы NOT N1 и N2 в основном используются для каскада генератора, C и R могут быть выбраны и зафиксированы для определения частоты 50 Гц или 60 Гц в соответствии со спецификациями страны

    . Остальные элементы N3–N6 настраиваются и настраиваются как буферы и инверторы, так что конечный результат приводит к созданию чередующихся импульсов переключения для силовых транзисторов.Конфигурация также гарантирует, что ни один вентиль не останется неиспользуемым и бездействующим, что в противном случае может потребовать, чтобы их входы были подключены отдельно через линию питания.

    Трансформатор и батарея могут быть выбраны в соответствии с требованиями к мощности или техническими характеристиками нагрузки.

    Выходной сигнал будет чисто прямоугольным.

    Формула для расчета частоты:

    f = 1/1,2RC,

    где R в омах, а F в фарадах

    По сравнению с предыдущим инвертором НЕ, показанный выше простой инвертор на основе вентиля НЕ-И может быть построен с использованием одной микросхемы 4093.

    Затворы с N1 по N4 обозначают 4 затвора внутри IC 4093.

    N1 подключен как схема генератора для генерации необходимых импульсов частотой 50 или 60 Гц. Они соответствующим образом инвертируются и буферизуются с помощью оставшихся затворов N2, N3, N4, чтобы, наконец, обеспечить попеременную частоту переключения через базы силовых биполярных транзисторов, которые, в свою очередь, переключают силовой трансформатор с заданной скоростью для выработки требуемого напряжения 220 В или 120 В. переменного тока на выходе.

    Несмотря на то, что здесь подойдет любая микросхема вентиля И-НЕ, рекомендуется использовать микросхему 4093, поскольку она оснащена триггером Шмидта, который обеспечивает небольшую задержку переключения и помогает создать своего рода мертвое время на переключающих выходах, обеспечивая устройства никогда не включаются вместе даже на долю секунды.

    5) Еще один простой инвертор с затвором NAND на полевых МОП-транзисторах

    В следующих параграфах описана еще одна простая, но мощная схема инвертора, которую может собрать любой энтузиаст электроники и использовать для питания большинства бытовых электроприборов (резистивные и импульсные нагрузки). .

    Использование пары полевых МОП-транзисторов влияет на мощный отклик схемы, включающей очень мало компонентов, однако прямоугольная конфигурация действительно ограничивает использование устройства в нескольких полезных приложениях.

    Введение

    Может показаться, что расчет параметров MOSFET включает в себя несколько сложных шагов, однако, следуя стандартной схеме, заставить эти замечательные устройства работать, безусловно, легко.

    Когда мы говорим об инверторных схемах с силовыми выходами, МОП-транзисторы обязательно становятся частью конструкции, а также основным компонентом конфигурации, особенно на выходных концах схемы.

    Схемы инверторов являются фаворитами среди этих устройств, и мы обсудим одну из таких конструкций, включающую полевые МОП-транзисторы для питания выходного каскада схемы.

    Ссылаясь на диаграмму, мы видим очень простую конструкцию инвертора, включающую каскад прямоугольного генератора, буферный каскад и каскад выходной мощности.

    Использование одной ИС для генерации требуемых прямоугольных сигналов и для буферизации импульсов особенно упрощает создание конструкции, особенно для новых энтузиастов электроники.

    Использование вентилей И-НЕ IC 4093 для схемы генератора

    IC 4093 представляет собой микросхему триггера Шмидта с четырьмя вентилями И-НЕ, одиночный И-НЕ подключен как нестабильный мультивибратор для генерации базовых прямоугольных импульсов.Значение резистора или конденсатора можно отрегулировать для получения импульсов частотой 50 или 60 Гц. Для приложений 220 В необходимо выбрать вариант 50 Гц и 60 Гц для версий 120 В.

    Выход вышеописанного каскада генератора связан с еще парой вентилей И-НЕ, используемых в качестве буферов, чьи выходы в конечном итоге заканчиваются вентилями соответствующих полевых МОП-транзисторов.

    Два вентиля И-НЕ соединены последовательно таким образом, что два полевых МОП-транзистора поочередно получают противоположные логические уровни от каскада генератора и поочередно переключают полевые МОП-транзисторы для создания желаемой индукции во входной обмотке трансформатора.

    Переключение полевых МОП-транзисторов

    Описанное выше переключение полевых МОП-транзисторов заполняет весь ток батареи внутри соответствующих обмоток трансформатора, вызывая мгновенное повышение мощности на противоположной обмотке трансформатора, откуда в конечном итоге поступает выходной сигнал на нагрузку.

    МОП-транзисторы способны выдерживать ток более 25 ампер, а их диапазон довольно велик, поэтому они подходят для управления трансформаторами с различными характеристиками мощности.

    Остается только доработать трансформатор и аккумулятор для изготовления инверторов разных диапазонов с разной мощностью.

    Список деталей для приведенной выше схемы инвертора мощностью 150 Вт:
    • R1 = потенциометр 220K, необходимо установить для получения желаемой выходной частоты.
    • R2, R3, R4, R5 = 1K,
    • T1, T2 = IRF540
    • N1-N4 = IC 4093
    • C1 = 0,01UF,
    • C3 = 0,1UF

    TR1 = 0-12V Входная обмотка , ток = 15 А, выходное напряжение в соответствии с требуемыми спецификациями

    Формула для расчета частоты будет идентична описанной выше для IC 4049.

    f = 1/1,2RC. где R = установленное значение R1, а C = C1

    6) Использование микросхемы 4060

    Если у вас есть одна микросхема 4060 в вашем электронном ящике для мусора вместе с трансформатором и несколькими силовыми транзисторами, вы, вероятно, готовы к созданию ваша простая схема инвертора мощности с использованием этих компонентов. Базовую конструкцию предлагаемой схемы инвертора на базе IC 4060 можно представить на приведенной выше схеме. Концепция в основном такая же, мы используем IC 4060 в качестве генератора и настраиваем его выход для создания импульсов включения-выключения попеременно через транзисторный каскад инвертора BC547.

    Как и IC 4047, IC 4060 требует внешних RC-компонентов для настройки выходной частоты, однако выходы IC 4060 разбиты на 10 отдельных выводов в определенном порядке, при этом выход генерирует частоту со скоростью, вдвое превышающей его предыдущей распиновки.

    Несмотря на то, что вы можете найти 10 отдельных выходов с удвоенной частотой на выходных выводах микросхемы, мы выбрали контакт № 7, поскольку он обеспечивает самую высокую частоту среди остальных и, следовательно, может выполнять эту задачу, используя стандартные компоненты для RC. сеть, которая может быть легко доступна для вас независимо от того, в какой части земного шара вы находитесь.

    Для расчета значений RC для R2 +P1 и C1 и частоты вы можете использовать формулу, описанную ниже:

    Или другой способ:

    f(osc) = 1 / 2,3 x Rt x Ct

    Rt в омах, Ct в фарадах

    Дополнительную информацию можно получить из этой статьи

    Вот еще одна крутая идея инвертора DIY, которая чрезвычайно надежна и использует обычные детали для достижения конструкции инвертора высокой мощности, и может быть повышен до любого желаемого уровня мощности.

    Давайте узнаем больше об этой простой конструкции

    7) Простейший инвертор на 100 Вт для новичков

    Схема простого инвертора на 100 Вт, рассмотренная в этой статье, может считаться самым эффективным, надежным, простым в сборке и мощным инвертором. дизайн. Он эффективно преобразует любое напряжение 12 В в 220 В, используя минимальное количество компонентов.

    Введение

    Идея была опубликована много лет назад в одном из журналов по электронике elektor. Я представляю ее здесь, чтобы вы все могли изготовить и использовать эту схему для своих личных приложений.Давайте узнаем больше.

    Предлагаемая схема простого 100-ваттного инвертора была опубликована довольно давно в одном из журналов по электронике elektor, и, по моему мнению, эта схема является одной из лучших конструкций инвертора, которые вы можете получить.

    Я считаю его лучшим, потому что конструкция хорошо сбалансирована, хорошо просчитана, использует обычные детали и, если все сделать правильно, заработает сразу.

    Эффективность этой конструкции составляет около 85%, что хорошо, учитывая простоту формата и низкие затраты.

    Использование нестабильного транзистора в качестве генератора с частотой 50 Гц

    По сути, вся конструкция построена вокруг каскада нестабильного мультивибратора, состоящего из двух маломощных транзисторов общего назначения BC547 вместе с соответствующими частями, состоящими из двух электролитических конденсаторов и нескольких резисторов.

    Этот каскад отвечает за генерацию основных импульсов частотой 50 Гц, необходимых для запуска инвертора.

    Вышеупомянутые сигналы имеют низкий уровень тока и поэтому требуют повышения до более высоких порядков.Это делается драйверными транзисторами BD680, которые по своей природе являются дарлингтонскими.

    Эти транзисторы принимают маломощные сигналы частотой 50 Гц от транзисторных каскадов BC547 и усиливают их при более высоких уровнях тока, чтобы их можно было подавать на выходные транзисторы.

    Выходные транзисторы представляют собой пару 2N3055, на базы которых подается усиленный ток от вышеуказанного драйверного каскада.

    2N3055 Транзисторы в качестве силового каскада

    Таким образом, транзисторы 2N3055 также работают при высоком уровне насыщения и высоких уровнях тока, которые попеременно накачиваются в соответствующие обмотки трансформатора и преобразуются в требуемое напряжение 220 В переменного тока на вторичной обмотке трансформатора.

    Список деталей для описанной выше простой схемы инвертора мощностью 100 Вт
    • R1, R2 = 27K, 1/4 Вт, 5 %
    • R3, R4, R5, R6 = 330 Ом, 1/4 Вт, 5 %
    • R7
    • C1,C2 = 470 нФ
    • T1,T2 = BC547,
    • T3,T4 = BD680, ИЛИ TIP127
    • T5,T55 = 12 D3025, 19025 1n5402
    • 9-0251 Transformer = 9-0251, 5 AMP 9-0-9V, 5 AMP
    • аккумулятор = 12 В, 26Ah,

    Heatsink для T3 / T4, и T5 / T6

    Технические характеристики:

    1. Выход мощности: 100 Вт, если на каждом канале используются по одному транзистору 2n3055.
    2. Частота: 50 Гц, прямоугольная волна,
    3. Входное напряжение: 12 В при 5 А для 100 Вт,
    4. Выходное напряжение: 220 В или 120 В (с некоторыми корректировками) как построить эти 7 простых инверторных схем, настроив заданную базовую схему генератора с биполярным транзисторным каскадом и трансформатором, а также включив самые обычные детали, которые могут уже быть у вас или быть доступными путем утилизации старой собранной печатной платы.

      Как рассчитать резисторы и конденсаторы для частот 50 Гц или 60 Гц

      В этой схеме инвертора на основе транзисторов конструкция генератора построена с использованием нестабильной схемы на транзисторах.

      В основном резисторы и конденсаторы, связанные с базами транзисторов, определяют выходную частоту. Хотя они правильно рассчитаны для получения частоты примерно 50 Гц, если вы заинтересованы в настройке выходной частоты в соответствии с собственными предпочтениями, вы можете легко сделать это, рассчитав их с помощью этого калькулятора транзисторных нестабильных мультивибраторов .

      Еще одна простая схема преобразователя постоянного тока в переменный ток на транзисторах

      Q1 и Q2 могут быть любыми маломощными PNP-транзисторами, такими как BC557.

      Универсальный двухтактный модуль

      Если вы заинтересованы в создании более компактной и эффективной конструкции с использованием простой двухтактной конфигурации с 2-проводным трансформатором, вы можете попробовать следующую пару концепций

      В первом ниже используется ИС 4047, а также несколько p-канальных и n-канальных MOSFET:

      Если вы хотите использовать какой-либо другой каскад генератора в соответствии с вашими предпочтениями, в этом случае вы можете применить следующую универсальную конструкцию.

      Это позволит вам интегрировать любой желаемый каскад генератора и получить требуемый двухтактный выход 220 В.

      Кроме того, он также имеет встроенную ступень зарядного устройства с автоматическим переключением.

      Преимущества простого двухтактного инвертора

      Основные преимущества этой универсальной конструкции двухтактного инвертора:

      • В нем используется двухпроводной трансформатор, что делает конструкцию высокоэффективной с точки зрения размера и выходной мощности.
      • Включает в себя переключение с зарядным устройством, которое заряжает аккумулятор при наличии сети, а при отключении сети переключается на инверторный режим с использованием той же батареи для получения требуемого напряжения 220 В от батареи.
      • В нем используются обычные p-канальные и N-канальные МОП-транзисторы без каких-либо сложных схем.
      • Дешевле в изготовлении и более эффективен, чем аналог центрального крана.
      УНИВЕРСАЛЬНЫЙ МОДУЛЬ PUSH PULL MOSFET, КОТОРЫЙ БУДЕТ ВЗАИМОДЕЙСТВОВАТЬ С ЛЮБОЙ ТРЕБУЕМОЙ СХЕМОЙ ГЕНЕРАТОРА

      Инвертор SCR

      Следующая схема инвертора использует SCR вместо транзисторов и, таким образом, обеспечивает еще более высокую выходную мощность при простой конфигурации.

      Генерация запускается парой UJT, которые обеспечивают точную регулировку частоты, а также облегчают регулировку частоты между двумя тиристорами

      Трансформатор может быть любым обычным железным сердечником от 9-0-9 В до 220 В или понижающий трансформатор 120 В, подключенный в обратном порядке.

      Для опытных пользователей

      Выше было объяснено несколько простых схем инверторов, однако, если вы считаете, что они довольно обычные для вас, вы всегда можете изучить более продвинутые схемы, которые представлены на этом веб-сайте. Вот еще несколько ссылок для справки:


      Дополнительные проекты инверторов для вас с полной онлайн-помощью!


      Интегральные кольцевые генераторы на основе высокопроизводительных графеновых инверторов

    5. Новоселов К.С. и др. Эффект электрического поля в атомарно тонких углеродных пленках. Наука 306, 666 (2004).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    6. Новоселов К. С. и др. Двумерный газ безмассовых фермионов Дирака в графене. Природа 438, 197–200 (2005).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    7. Чжан Ю. Б., Тан Ю. В., Стормер Х. Л. и Ким П.Экспериментальное наблюдение квантового эффекта Холла и фазы Берри в графене. Природа 438, 201–204 (2005).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    8. Болотин К.С. и др. Сверхвысокая подвижность электронов в подвешенном графене. Твердотельный коммун. 146, 351 (2008).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    9. Авурис П. Графен: электронные и фотонные свойства и устройства.Нано Летт. 10, 4285 (2010).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед Google ученый

    10. Schwierz, F. Графеновые транзисторы. Нац. Нано. 5, 487–496 (2010).

      Артикул КАС Google ученый

    11. Найфех, О. М. Графеновые транзисторы на механически гибком полиимиде, включающем диэлектрик затвора с нанесенным атомным слоем. IEEE Electron Device Lett. 32, 1349 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    12. Сир, К. и др. Гибкие гигагерцовые транзисторы, полученные из однослойного графена на основе растворов. Нано Летт. 12, 1184 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    13. Петроне, Н., Мерик, И., Хон, Дж. и Шепард, К.Л. Графеновые полевые транзисторы с усилением мощности на гигагерцовой частоте на гибких подложках.Нано Летт. 13, 121 (2013).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    14. Ляо, Л. и др. Высокоскоростные графеновые транзисторы с самовыравнивающимся затвором из нанопроволоки. Природа 467, 305 (2010).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    15. Cheng, R. et al. Высокочастотные самовыравнивающиеся графеновые транзисторы с переносными стопками затворов.ПНАС 109, 11588 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья пабмед Google ученый

    16. Guerriero, F. et al. Графеновый аудиоусилитель напряжения. Малый 8, 357 (2012).

      Артикул КАС Google ученый

    17. Ву, Ю. и др. Современная графеновая высокочастотная электроника. Нано Летт. 12, 3062 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    18. Траверси, Ф., Руссо, В. и Сордан, Р. Интегрированный дополнительный графеновый инвертор. заявл. физ. лат. 94, 223312 (2009).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    19. Rizzi, L.G. et al. Каскадирование интегрированных графеновых комплементарных инверторов в масштабе пластины в условиях окружающей среды. Нано Летт. 12, 3948 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    20. Лин Ю.-М. и другие. Графеновая интегральная схема в масштабе пластины. Наука 332, 1294 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед ПабМед Центральный Google ученый

    21. Хабибпур О., Вукусич Дж. и Стейк Дж. Интегрированный субгармонический смеситель с частотой 30 ГГц на основе многоканального графенового полевого транзистора. IEEE транс. на микроволновке Тео. и тех. 61, 841 (2013).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    22. Герриеро, Э.и другие. Графеновые кольцевые генераторы Gigagertz. ACS Nano, 7, 5588–5594 (2013).

      Артикул КАС пабмед Google ученый

    23. Сордан Р., Траверси Ф. и Руссо В. Логические элементы с одним графеновым транзистором. заявл. физ. лат. 94, 073305 (2009).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    24. Лафикоти, М. и др. Графен на гидрофобной подложке: снижение легирования и подавление гистерезиса в условиях окружающей среды.Нано Летт. 10, 1149–1153 (2010).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    25. Калон Г., Шин Ю. Дж., Труонг В. Г., Калитшов А. и Ян Х. Роль зарядовых ловушек в индуцировании гистерезиса: измерения напряжения и емкости на двухслойном графене с верхним затвором. заявл. физ. лат. 99, 083109 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    26. Весте, Н.HE & Harris, DA CMOS VLSI Design: A Circuits and Systems Perspective. Третье издание. Addison Wesley Pub Co Inc (2004).

    27. Международная дорожная карта технологий для полупроводников (ITRS), отчет о выпуске 2011 г. www.itrs.net, по состоянию на 8 августа 2013 г. (2013 г.).

    28. Хан, С.-Дж. и другие. Высокочастотный графеновый усилитель напряжения. Нано Летт. 11, 3690–3693 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    29. Мерик И.и другие. Масштабирование длины канала в графеновых полевых транзисторах, изученное с помощью импульсных вольтамперных измерений. Нано Летт. 11, 1093–1097 (2011).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    30. Шафранек Б.Н., Фиори Г., Шалл Д., Ноймайер Д. и Курц Х. Насыщение тока и усиление напряжения в двухслойных графеновых полевых транзисторах. Нано Летт. 12, 1324–1328 (2012).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    31. Ли, Х.и другие. Перенос графеновых пленок большой площади для высокопроизводительных прозрачных проводящих электродов. Нано Летт. 9, 4359–4363 (2009).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    32. Кейн, М. Г. и др. КМОП-схемы с частотой 100  МГц с использованием последовательных кремниевых тонкопленочных транзисторов с боковым отверждением на пластике. Встреча электронных устройств, 2005. Технический дайджест IEDM. IEEE International, 939 (2005).

    33. Инь, Х.и другие. Кольцевой генератор с начальной загрузкой и временем задержки распространения менее 1,0 нс/каскад по стандартной технологии 0,5 мкм аморфного Ga2O3-In2O3-ZnO TFT с нижним затвором. ИЭДМ, 1–4 (2008).

    34. Fix, W., Ullmann, A., Ficker, J. & Clemens, W. Быстродействующие полимерные интегральные схемы. заявл. физ. лат. 81, 1735–1737 (2002).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС Google ученый

    35. Ха, М. и др. Низковольтные кольцевые генераторы из углеродных нанотрубок с электролитическим затвором, напечатанные аэрозольной струйной печатью, с задержкой ступени менее 5  мкс.Нано Летт. 13, 954–960 (2013).

      ОБЪЯВЛЕНИЕ Статья КАС пабмед Google ученый

    36. %PDF-1.2 % 209 0 объект > эндообъект внешняя ссылка 209 79 0000000016 00000 н 0000001949 00000 н 0000002104 00000 н 0000002244 00000 н 0000002300 00000 н 0000002331 00000 н 0000003008 00000 н 0000003278 00000 н 0000003345 00000 н 0000003464 00000 н 0000003590 00000 н 0000003740 00000 н 0000003875 00000 н 0000004090 00000 н 0000004264 00000 н 0000004375 00000 н 0000004567 00000 н 0000004753 00000 н 0000004857 00000 н 0000005061 00000 н 0000005168 00000 н 0000005357 00000 н 0000005498 00000 н 0000005655 00000 н 0000005801 00000 н 0000005998 00000 н 0000006142 00000 н 0000006327 00000 н 0000006435 00000 н 0000006546 00000 н 0000006684 00000 н 0000006822 00000 н 0000006961 00000 н 0000007100 00000 н 0000007239 00000 н 0000007376 00000 н 0000007514 00000 н 0000007652 00000 н 0000007790 00000 н 0000007886 00000 н 0000007981 00000 н 0000008076 00000 н 0000008169 00000 н 0000008262 00000 н 0000008356 00000 н 0000008450 00000 н 0000008544 00000 н 0000008638 00000 н 0000008732 00000 н 0000008826 00000 н 0000008920 00000 н 0000009014 00000 н 0000009108 00000 н 0000009202 00000 н 0000009296 00000 н 0000009390 00000 н 0000009484 00000 н 0000009578 00000 н 0000009673 00000 н 0000009768 00000 н 0000009923 00000 н 0000010027 00000 н 0000010144 00000 н 0000010215 00000 н 0000011251 00000 н 0000011273 00000 н 0000011923 00000 н 0000012163 00000 н 0000012285 00000 н 0000019927 00000 н 0000020038 00000 н 0000020157 00000 н 0000020269 00000 н 0000020472 00000 н 0000020549 00000 н 0000020660 00000 н 0000020778 00000 н 0000002388 00000 н 0000002986 00000 н трейлер ] >> startxref 0 %%EOF 210 0 объект > эндообъект 211 0 объект a_

      Руководство по экспериментам LogicBlocks — узнайте.sparkfun.com

      Авторы: Джимблом Избранное Любимый 2

      5. Кольцевой осциллятор

      Генератор представляет собой схему, выходной сигнал которой периодически и многократно колеблется. Генераторы являются важной частью большинства электронных схем; они используются для создания чего угодно, от часов до радиоволн. Существует множество схем, которые могут создавать колебания, вы можете использовать операционные усилители, кристаллы, таймеры 555 и, конечно же, логические элементы!

      Соединяя вместе нечетное количество вентилей НЕ и вводя обратную связь — замыкая выход последнего инвертора обратно на вход первого — мы можем создать кольцевой генератор.Давайте LogicBlock это!

      Что вам понадобится

      • 3 блока НЕ ​​
      • 1x Разделительный блок
      • 1x Кабель обратной связи
      • 1 блок питания

      Принципиальная схема

      Эта схема вводит концепцию, о которой мы только вкратце упомянули: последовательных схем . В отличие от комбинационных схем, выход последовательной схемы зависит от предыдущих состояний вывода.

      Вот схема кольцевого генератора:

      Видите, как выход третьего и последнего вентиля НЕ разделяется на два направления? Первый идет прямо на выход, как мы привыкли, но он также возвращается на вход первого вентиля НЕ.Это называется обратной связью — термин почти синоним последовательных схем. Текущее состояние вывода зависит от того, что он делал в прошлом.

      Схема логического блока

      Сначала соедините три вентиля НЕ и подключите третий к разделительному блоку . Используйте кабель обратной связи для подключения одного из выходов блока разветвителя к входу первого вентиля НЕ. Наконец, подключите блок питания ко второму выходу блока разветвителя.

      Выход этой схемы представлен красным светодиодом на третьем и последнем блоке НЕ .

      Эксперимент

      Как выглядит таблица истинности для этой схемы? Ждать. Есть ли у него вообще таблица истинности? Входов нет! Вместо стандартной таблицы истинности мы можем создать таблицу состояний , которая определяет значение текущего вывода как зависящее от предыдущего вывода:

      Предыдущий выход Текущий выход
      0 1
      1 0
      • Количество инверторов должно быть нечетным ? Что произойдет, если инверторов будет четное число? Попробуйте удалить один из них.
      • Можете ли вы рассчитать как быстро мигает светодиод в последнем блоке НЕ? Каждый блок имеет задержку около 1 секунды. Как повлияет увеличение количества инверторов до 5 на частоту мигания выходного сигнала?

      Подэксперименты

      В некоторых случаях может быть удобно иметь , разрешающий вход на вашем генераторе. Разрешающие входы, обычно встречающиеся во многих цифровых логических схемах, управляют работой схемы в целом. Когда вход разрешения установлен на 1, схема работает как обычно, но когда он установлен на 0, работа схемы останавливается.

      Мы можем добавить вход включения к кольцевому генератору, введя логический элемент И. Взгляните на эту принципиальную схему:

      Создайте его, подключив блок И к первому элементу НЕ (удалив кабель обратной связи). Затем подключите штыревой конец кабеля обратной связи к одному из входов блока И, а входной блок (наш актив) к другому входу.

      Теперь переключите переключатель на входе разрешения, чтобы увидеть, как он влияет на выходной сигнал генератора.

      Как теперь будет выглядеть таблица состояний?

      Включить Предыдущий выход Текущий выход
      0 0
      0 1
      1 0
      1 1

      ← Предыдущая страница
      4. Комбинационная логика

      Патент США на управляемый напряжением генератор и схему ФАПЧ, в которой они используются. Патент (Патент № 11 206 028, выдан 21 декабря 2021 г.)

      ПЕРЕКРЕСТНАЯ ССЫЛКА НА РОДСТВЕННЫЕ ЗАЯВКИ

      Это продолжение международной заявки №PCT/JP2018/043241, поданной 22 ноября 2018 г. Полное раскрытие этой заявки включено в настоящий документ посредством ссылки.

      УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

      Настоящее раскрытие относится к генератору, управляемому напряжением (далее также называемому «ГУН»), и схеме фазовой автоподстройки частоты (ФАПЧ), использующей его.

      ГУН представляет собой схему, которая генерирует периодический колебательный сигнал в зависимости от входного напряжения и используется в схеме ФАПЧ и т.п. В последние годы, с ускорением полупроводниковых интегральных схем, схемы ФАПЧ необходимы для генерации стабильных и высокоскоростных часов.Для этого необходимы стабильные и высокоскоростные колебания ГУН.

      Нерассмотренная патентная публикация Японии № H08-88565 раскрывает в качестве источника тока кольцевого генератора, включенного в ГУН, схему, в которой транзистор с входным напряжением подключен к его затвору, а транзистор с напряжением питания подключен к его затвор (источник постоянного тока) соединены параллельно.

      РЕЗЮМЕ

      Обычные схемы имеют проблему, заключающуюся в том, что, когда ток, протекающий к кольцевому генератору, увеличивается для генерации ГУН на высокой скорости, работа транзистора, который должен быть источником тока, выходит из области насыщения, в результате чего транзистор не работает стабильно.

      Принимая во внимание вышеупомянутую проблему, цель настоящего раскрытия заключается в создании ГУН, способного к стабильным и высокоскоростным колебаниям.

      В режиме настоящего раскрытия генератор, управляемый напряжением, выдает с выходного терминала колебательный сигнал, реагирующий на входное напряжение, полученное на входном терминале. Генератор, управляемый напряжением, включает в себя: первый транзистор с проводимостью первого типа, затвор которого подключен к входной клемме, исток подключен к первому источнику питания, а сток подключен к первому узлу; второй транзистор второго типа проводимости, отличающийся по типу проводимости от первого типа проводимости, при этом его затвор подключен к первому напряжению смещения, его исток подключен ко второму источнику питания, отличающемуся по потенциалу от первого источника питания, а его сток подключен к первый узел; и кольцо инвертора, состоящее из множества каскадов инверторов, последовательно соединенных между первым узлом и первым источником питания, причем выход инвертора конечного каскада соединен с выходной клеммой и входом инвертора начального каскада, и колебательный сигнал выводится с выходного терминала.

      Чтобы генератор, управляемый напряжением, стабильно колебался на высокой скорости, ток, протекающий через кольцо инвертора, должен быть большим и не колебаться. Следовательно, в конфигурации вышеуказанного режима желательно, чтобы ток, протекающий к кольцу инвертора, был относительно большим, а также чтобы первый транзистор и второй транзистор работали в области насыщения.

      В конфигурации этого режима, когда ток, протекающий к кольцу инвертора, увеличивается, напряжение между первым узлом и первым источником питания (напряжение, подаваемое между источниками питания для кольцевого генератора) увеличивается.В это время также повышается напряжение сток-исток первого транзистора, подключенного между первым узлом и первым источником питания. Следовательно, первый транзистор может работать более стабильно в области насыщения. Кроме того, поскольку к затвору второго транзистора приложено напряжение смещения, второй транзистор может работать в области насыщения, даже когда напряжение между первым узлом и вторым источником питания возрастает. Таким образом, кольцевой генератор может стабильно колебаться на высокой частоте, а управляемый напряжением генератор, в свою очередь, может стабильно колебаться на высокой частоте.

      В соответствии с настоящим изобретением может быть обеспечен управляемый напряжением генератор (VCO), способный к стабильным и высокоскоростным колебаниям.

      КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

      РИС. 1 представляет собой блок-схему, показывающую конфигурацию схемы ФАПЧ согласно варианту осуществления.

      РИС. 2 представляет собой вид, показывающий пример конфигурации схемы генератора, управляемого напряжением (VCO) согласно варианту осуществления.

      РИС. 3 представляет собой вид, показывающий другой пример конфигурации схемы ГУН согласно варианту осуществления.

      РИС. 4 представляет собой вид, показывающий еще один пример конфигурации схемы ГУН согласно варианту осуществления.

      РИС. 5 представляет собой вид, показывающий еще один пример конфигурации схемы ГУН согласно варианту осуществления.

      РИС. 6 представляет собой вид, показывающий еще один пример конфигурации схемы ГУН согласно варианту осуществления.

      РИС. 7 представляет собой вид, показывающий другой пример конфигурации схемы кольцевого генератора.

      РИС. 8 представляет собой вид, показывающий еще один пример конфигурации схемы ГУН согласно варианту осуществления.

      РИС. 9 представляет собой вид, показывающий пример конфигурации схемы ГУН из сравнительного примера.

      ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ

      Вариант осуществления настоящего раскрытия будет описан ниже со ссылкой на прилагаемые чертежи.

      — Конфигурация схемы ФАПЧ —

      Как показано на РИС. 1, схема 1 ФАПЧ включает в себя фазовый компаратор 2 , схему 3 подкачки заряда, контурный фильтр 4 , ГУН 5 и делитель частоты 6 .

      Фазовый компаратор 2 получает внешний тактовый сигнал REFCLK в качестве опорного тактового сигнала на входе CIN извне и тактовый сигнал обратной связи FBCLK с выхода делителя частоты 6 . Компаратор фаз 2 сравнивает фазы тактовых сигналов REFCLK и FBCLK и на основе результата сравнения активирует один из сигналов UP и DOWN для вывода в схему 3 подкачки заряда.

      Схема накачки заряда 3 , получая сигнал UP и сигнал DOWN от фазового компаратора 2 , выполняет накачку заряда.

      Контурный фильтр 4 , получая выходной сигнал от схемы подкачки заряда 3 , преобразует сигнал в управляющее напряжение Vin для управления ГУН 5 и выдает напряжение на ГУН 5 .

      ГУН 5 , получая управляющее напряжение Vin (эквивалентное входному напряжению) от контурного фильтра 4 через входную клемму PIN, колеблется с частотой, зависящей от управляющего напряжения Vin, и выдает выходной тактовый сигнал CLKOUT (эквивалентно колебательному сигналу) с выходной клеммы POUT.Выходной тактовый сигнал CLKOUT выводится вне схемы 1 ФАПЧ через выходную клемму COUT схемы 1 ФАПЧ. Технология настоящего раскрытия характеризуется конфигурацией VCO 5 , которая будет подробно описана позже.

      Делитель частоты 6 , получая выходной тактовый сигнал CLKOUT от ГУН 5 , делит тактовую частоту с произвольно установленным коэффициентом деления и выдает результат в виде тактового сигнала обратной связи FBCLK.

      —Конфигурация VCO—

      РИС. 2 представляет собой вид, показывающий пример конфигурации схемы генератора, управляемого напряжением (ГУН), согласно этому варианту осуществления.

      ГУН 5 включает входную клемму PIN, на которую подается управляющее напряжение Vin, первый транзистор n-типа (эквивалентен первому типу проводимости) M 1 затвор которого соединен с входной клеммой PIN , второй транзистор M 2 p-типа (эквивалентный второму типу проводимости) и кольцевой генератор 51 .

      Исток первого транзистора M 1 подключен к заземлению VSS (эквивалентному первому источнику питания), а его сток подключен к первому узлу N 1 . Обратите внимание, что используемая здесь формулировка «подключенный» представляет собой широко охватывающую концепцию электрического соединения, включая не только прямое электрическое соединение, но и косвенное электрическое соединение через пассивный элемент и т. д. Например, формулировка «подключенный» исток первого транзистора M 1 соединен с землей» включает случай, когда исток первого транзистора M 1 соединен с землей VSS через резистивный элемент R 1 , как показано на фиг.2. Резистивный элемент R 1 может быть опущен (см. фиг. 3-6), но при наличии резистивного элемента R 1 шум мерцания может быть уменьшен.

      Исток второго транзистора M 2 подключен к источнику питания VDD (эквивалентному второму источнику питания), а его сток подключен к первому узлу N 1 . Затвор второго транзистора M 2 подключен к предварительно определенному первому напряжению смещения VB 1 . На фиг.2 исток второго транзистора М 2 подключен к источнику питания VDD через резистивный элемент R 2 . Как и в случае резистивного элемента R 1 , хотя резистивный элемент R 2 и резистивные элементы R 3 и R 4 , которые будут описаны ниже, могут быть исключены из конфигурации на фиг. 2 (см. фиг. 3-6), фликер-шум может быть уменьшен путем использования резистивных элементов с R 2 по R 4 .

      Кольцевой генератор 51 представляет собой цепь, которая колеблется с частотой, реагирующей (примерно пропорциональной) на ток Ir, протекающий через кольцевой генератор 51 .ИНЖИР. 2 показан пример, в котором кольцевой генератор 51 образован инверторным кольцом 53 , подключенным между первым узлом N 1 и заземлением VSS. Другими словами, инверторное кольцо 53 и второй транзистор M 2 соединены через первый узел N 1 .

      Кольцо инвертора 53 состоит из множества каскадов (три каскада на рис. 2) инверторов 52 , соединенных последовательно, где выход инвертора конечного каскада 52 подключен к выходной клемме. POUT и вход инвертора начальной ступени 52 .

      ГУН 5 может включать каскодный транзистор M 4 , предусмотренный в первом узле N 1 . В примере на фиг. 2, ГУН 5 включает каскодный транзистор р-типа М 4 и схему смещения 55 , которая подает фиксированное напряжение в ответ на первое напряжение смещения VB 1 на затвор каскодного транзистора М 4 .

      Каскодный транзистор M 4 подключен между стоком второго транзистора M 2 и узлом питания положительной стороны кольцевого генератора 51 .Сток первого транзистора М 1 включен между стоком второго транзистора М 2 и истоком каскодного транзистора М 4 .

      Цепь смещения 55 имеет конфигурацию схемы, включающую схему токового зеркала, которая включает два транзистора p-типа M 5 и M 8 и два транзистора n-типа M 6 и M 7 . Резистивные элементы R 3 и R 4 для уменьшения шума мерцания предусмотрены между цепью смещения и источником питания VDD в положениях, соответствующих резистивному элементу R 2 , описанному выше.

      Затвор р-транзистора М 5 подключен к первому напряжению смещения VB 1 , а его исток подключен к источнику питания VDD через резистивный элемент R 3 . Сток р-транзистора М 5 соединен со стоком и затвором n-транзистора М 6 и затвором n-транзистора М 7 . Исток транзистора n-типа М 6 подключен к земле VSS. Исток транзистора n-типа М 7 подключен к земле VSS, а его сток подключен к источнику питания VDD через транзистор р-типа М 8 и резистивный элемент R 4 .Таким образом, в цепи смещения 55 ток I 3 , реагирующий на первое напряжение смещения VB 1 , течет на транзистор p-типа M 5 , и зеркальный ток I 4 , реагирующий на ток I 3 поступает на транзистор n-типа M 7 .

      Сток n-транзистора М 7 соединен со стоком и затвором р-транзистора М 8 и затвором каскодного транзистора М 4 .Таким образом, фиксированное второе напряжение смещения VB 2 , реагирующее на первое напряжение смещения VB 1 , подается на затвор каскодного транзистора M 4 .

      Как описано выше, благодаря использованию каскодного транзистора M 4 , каскодный транзистор M 4 служит в качестве экрана от колебаний напряжения в узле источника питания на положительной стороне кольцевого генератора 51 , тем самым препятствуя распространению таких колебаний напряжения на сток второго транзистора M 2 .

      ГУН 5 может дополнительно включать емкостной элемент С 1 между источником питания VDD и затвором второго транзистора М 2 для уменьшения шума источника питания и перекрестных помех, наложенных на первое напряжение смещения VB 1 .

      Как описано выше, в ГУН 5 согласно настоящему раскрытию, фиксированное первое напряжение смещения VB 1 подается на затвор второго транзистора M 2 , чтобы обеспечить постоянный ток I 2 поступать на второй транзистор M 2 .Кроме того, управляющее напряжение Vin подается на затвор первого транзистора M 1 , чтобы позволить току I 1 , реагирующему на управляющее напряжение Vin, течь к первому транзистору M 1 . То есть в ГУН 5 согласно настоящему раскрытию разностный ток Ir, полученный путем вычитания тока I 1 , реагирующего на управляющее напряжение Vin, из тока, протекающего через второй транзистор M 2 (Ir=I 2 −I 1 ) может поступать на кольцевой генератор 51 для управления частотой колебаний кольцевого генератора 51 .При такой конфигурации кольцевой генератор 51 может стабильно колебаться на высокой частоте.

      Устойчивое колебание кольцевого генератора 51 на высокой частоте будет описано ниже более подробно. Следующее описание будет сделано со ссылкой на схему на фиг. 3 для простоты понимания. Обратите внимание, что, поскольку основной принцип одинаков для конфигурации, показанной на фиг. 3, фиг. 2 и фиг. 4-6 и 8, которые будут описаны позже, нет проблем с рассмотрением следующего описания как описания ГУН 5 на фиг.2, с 4 по 6 и 8.

      В конфигурации по фиг. 3, по сравнению с конфигурацией на фиг. 2 каскодный транзистор М 4 и схема смещения 55 опущены. Кроме того, емкостной элемент C 1 и резистивные элементы с R 1 по R 4 опущены.

      В VCO 5 на фиг. 3, для стабильной генерации кольцевого генератора 51 на высокой частоте ток Ir, протекающий на кольцевой генератор 51 , должен быть большим и не колебаться.То есть желательно, чтобы (A) работал первый транзистор M 1 в области насыщения, (B) работал второй транзистор M 2 в области насыщения, и все же (C) чтобы ток Ir протекал к кольцевой генератор 51 относительно большой.

      В общем случае, когда транзистор Ma работает в области насыщения, ток Ia, протекающий через транзистор Ma, представлен выражением (1):

      Ia=β2⁢(VGS-VTH)2(1)

      чтобы транзистор Ma работал в области насыщения, должно выполняться приведенное ниже выражение (2).
      0<( VGS−VTH )< VDS   (2)

      В выражениях (1) и (2) β – значение, определяемое константой процесса и размерами устройства, VGS – напряжение затвор-исток транзистора Ma, VTH представляет собой пороговое значение транзистора Ma, а VDS представляет собой напряжение сток-исток транзистора Ma.

      Из выражения (2) для работы транзистора Ma в области насыщения (VGS-VTH) должно быть ниже, чем VDS. Когда VDS низкий, верхний предел (VGS-VTH) ограничен.Таким образом, оказывается, что для увеличения тока Ia в выражении (1) необходимо увеличить β.

      Возвращаясь к РИС. 3 будет описан процесс «(A) работы первого транзистора M 1 в области насыщения».

      Регулируемое управляющее напряжение Vin подается на затвор первого транзистора M 1 . То есть, поскольку управляющее напряжение Vin иногда низкое, а иногда высокое, напряжение затвор-исток VGS 1 (далее просто называемое VGS 1 ) первого транзистора M 1 может быть иногда низким, а иногда высоким.Поэтому желательно установить напряжение сток-исток VDS 1 (далее просто VDS 1 ) первого транзистора M 1 на высокое значение, чтобы первый транзистор M 1 мог работать в режиме насыщения. области, даже когда VGS 1 первого транзистора M 1 имеет высокий уровень (см. выражение (2) выше).

      Далее будет описано, как «(C) сделать ток Ir, протекающий к кольцевому генератору 51 , относительно большим» и «(B) управлять вторым транзистором M 2 в области насыщения».

      При увеличении тока I 2 , протекающего на второй транзистор М 2 для увеличения тока Ir целесообразно установить значение β второго транзистора М 2 большим значением из выражения (1) над.

      Первое напряжение смещения VB 1 подключено к затвору второго транзистора M 2 . То есть напряжение затвор-исток VGS 2 (далее называемое просто VGS 2 ) второго транзистора M 2 является постоянным напряжением, которое может быть установлено произвольно.Следовательно, задав первому напряжению смещения VB 1 низкое значение, при котором удовлетворяется «(VGS 2 − VTH 2 )>0», второй транзистор M 2 может работать в области насыщения. даже если значение β сделано большим. VTH 2 — пороговое значение второго транзистора M 2 .

      Как описано выше, с конфигурацией согласно настоящему раскрытию могут быть удовлетворены условия (A)-(C) для стабильной генерации кольцевого генератора 51 на высокой частоте.

      Чтобы увеличить частоту колебаний кольцевого генератора, необходимо сделать ток Ir, протекающий к кольцевому генератору 51 , сравнительно большим. Однако, когда ток Ir становится большим, напряжение, прикладываемое между узлом источника питания на положительной стороне кольцевого генератора 51 , и узлом источника питания на его отрицательной стороне, то есть напряжение Vr между первым узлом N 1 и наземный ВСС тоже поднимается.

      Выражение (3) ниже представляет зависимость между напряжением Vr (VDS 1 первого транзистора M 1 ), напряжением Vdd источника питания VDD и напряжением сток-исток VDS 2 (далее просто называется VDS 2 ) второго транзистора M 2 .
      Vr=VDS 1= Vdd-VDS 2  (3)
      Как описано выше, для работы первого транзистора M 1 в области насыщения VDS 1 первого транзистора M 1 необходимо установить высокое значение. В ГУН 5 согласно настоящему раскрытию, в котором первый транзистор М 1 и кольцевой генератор 51 соединены параллельно, путем установки VDS 1 первого транзистора М 1 на высокий уровень значение, напряжение Vr может быть одновременно сделано высоким.Кроме того, даже когда значение β второго транзистора M 2 делается большим для увеличения тока I 2 , протекающего через второй транзистор M 2 , второй транзистор M 2 может работать в области насыщения. без необходимости повышать VDS 2 путем регулировки первого напряжения смещения VB 1 до относительно низкого значения. Таким образом, напряжение Vr можно сделать высоким, и, в свою очередь, ток Ir можно сделать большим. То есть, согласно конфигурации этого варианта осуществления, кольцевой генератор 51 может устойчиво колебаться на высокой частоте, а, в свою очередь, ГУН 5 и схема ФАПЧ 1 могут устойчиво генерироваться на высокой частоте.

      Сравнительный пример

      РИС. 9 представляет собой вид, показывающий пример конфигурации схемы генератора, управляемого напряжением (ГУН), из сравнительного примера. В сравнительном примере на фиг. 9 извлечены и проиллюстрированы компоненты цитируемого патентного документа, тесно связанные с настоящей заявкой.

      ГУН 8 сравнительного примера включает в себя входной контакт PIN, на который подается управляющее напряжение Vin, транзистор n-типа M 81 , затвор которого соединен с входным контактом PIN, n-тип транзистор М 82 , соединенный параллельно с транзистором n-типа М 81 и кольцевым генератором 81 .

      Исток транзистора n-типа M 81 подключен к заземлению VSS, а его сток подключен к узлу N 8 . Исток транзистора n-типа M 82 подключен к земле VSS, а его сток подключен к узлу N 8 . Затвор транзистора n-типа М 82 подключен к источнику питания VDD. Кольцевой генератор 81 состоит из инверторного кольца 83 , состоящего из трех каскадов инверторов 82 , и подключен между узлом N 8 и источником питания VDD.

      В ГУН 8 сравнительного примера напряжение питания Vdd подается на затвор транзистора n-типа M 82 , тем самым позволяя постоянному току I 82 течь к транзистору n-типа транзистор М 82 . Кроме того, управляющее напряжение Vin подается на транзистор M 81 n-типа, тем самым обеспечивая протекание тока I 81 , реагирующего на управляющее напряжение Vin, на транзистор M 81 n-типа.

      Кольцевой генератор 81 колеблется с частотой, зависящей от тока Ir 8 , протекающего через кольцевой генератор 81 , как уже было описано.В ГУН 8 сравнительного примера ток I 81 и постоянный ток I 82 суммируются и поступают на кольцевой генератор 81 как ток Ir 8 (Ir 8 = I 81 +I 82 ), а частота колебаний кольцевого генератора 81 управляется током Ir 8 .

      Для того, чтобы кольцевой генератор 81 стабильно колебался на высокой частоте, как в приведенном выше варианте, транзисторы n-типа 81 и 82 должны работать в области насыщения.

      В ГУН 8 , поскольку затвор транзистора n-типа М 82 подключен к источнику питания VDD, напряжение затвор-исток ВГС 82 (далее просто ВГС 82 ) Транзистор n-типа M 82 – напряжение питания Vdd. Это указывает на то, что разница между VGS 82 транзистора n-типа M 82 и VTH 82 (VGS 82 — VTH 82 ) велика по сравнению со случаем этого варианта осуществления.Это вызывает проблему, заключающуюся в том, что если напряжение сток-исток VDS 82 (далее просто VDS 82 ) транзистора n-типа M 82 не установлено на значение выше, чем в случае этого варианта осуществления, n Транзистор M 82 не может работать в области насыщения. VTH 82 — пороговое значение транзистора n-типа M 82 .

      Выражение (4) ниже представляет соотношение между напряжением Vr 8 , приложенным между узлом источника питания на положительной стороне кольцевого генератора 81 и узлом источника питания на его отрицательной стороне, напряжением Vdd питания VDD, VDS 82 транзистора n-типа M 82 и напряжения сток-исток VDS 81 (далее просто VDS 81 ) транзистора n-типа M 81 .
      Vr 8= Vdd-VDS 82= Vdd-VDS 81  (4)

      Как описано выше, для работы транзистора n-типа M 82 в области насыщения, VDS 802 902 62 902 транзистора n-типа M 82 должен быть относительно высоким. Однако из соотношения в выражении (4) видно, что чем выше VDS 82 транзистора n-типа M 82 , тем ниже становится напряжение Vr 8 .

      Следовательно, в сравнительном примере, по сравнению с вариантом осуществления, трудно увеличить ток Ir 8 , протекающий к кольцевому генератору 81 .

      Как описано выше, ГУН 5 этого варианта включает в себя: первый транзистор M 1 с затвором, подключенным к входному выводу PIN, исток, подключенный к земле VSS, и сток, подключенный к первому узлу N 1 ; второй транзистор M 2 с затвором, подключенным к первому узлу смещения VB 1 , истоком, подключенным к источнику питания VDD, и стоком, подключенным к первому узлу N 1 ; и кольцевой генератор 51 , предусмотренный между первым узлом N 1 и наземным VSS.

      Другими словами, в ГУН 5 этого варианта осуществления первый транзистор М 1 и кольцевой генератор 51 соединены параллельно. Кроме того, второй транзистор M 2 и кольцевой генератор 51 включены последовательно между источником питания VDD и землей VSS, причем второй транзистор M 2 расположен ближе к источнику питания VDD. То есть ГУН 5 настроен так, что при увеличении тока Ir, протекающего на кольцевой генератор 51 , VDS 1 первого транзистора М 1 также возрастает, в результате чего первый транзистор М 1 может работать более стабильно в области насыщения.Кроме того, поскольку к затвору второго транзистора M 2 приложено напряжение смещения, второй транзистор M 2 может работать в области насыщения, даже когда напряжение Vr возрастает с увеличением тока Ir. Таким образом, кольцевой генератор 51 может стабильно колебаться на высокой частоте, а ГУН 5 , в свою очередь, может стабильно колебаться на высокой частоте.

      ГУН 5 может включать емкостной элемент С 1 , включенный между источником питания VDD и затвором второго транзистора М 2 .ИНЖИР. 4 показан пример, в котором емкостной элемент C 1 добавлен к схеме, показанной на фиг. 3. Емкостной элемент С 1 служит для поддержания постоянной ВГС 2 второго транзистора М 2 , благодаря чему можно уменьшить колебания постоянного тока I 2 , протекающего на второй транзистор М 2 . Таким образом, могут быть уменьшены колебания тока Ir, протекающего к кольцу инвертора 53 , а затем могут быть уменьшены колебания частоты колебаний ГУН 5 .

      ГУН 5 может включать каскодный транзистор M 4 , подключенный между вторым транзистором M 2 и кольцом инвертора 53 . В этом случае второе напряжение смещения VB 2 , реагирующее на первое напряжение смещения VB 1 , подключено к затвору каскодного транзистора M 4 . ИНЖИР. 5 показан пример, в котором каскодный транзистор M 4 добавлен к схеме, показанной на фиг. 4. При такой конфигурации каскодный транзистор М 4 выполняет функцию экрана от колебаний напряжения в узле питания на положительной стороне кольца инвертора 53 , тем самым препятствуя распространению таких колебаний напряжения на сток второго транзистор М 2 .Это уменьшает колебания VDS 2 второго транзистора M 2 . Таким образом, также уменьшаются колебания тока Ir, а затем могут быть уменьшены колебания частоты колебаний ГУН 5 .

      В ГУН 5 резистивный элемент R 5 (эквивалентный третьему резистивному элементу) может быть подключен между вторым транзистором M 2 и первым напряжением смещения VB 1 для образования RC-фильтра. цепь резистивным элементом R 5 и емкостным элементом C 1 .ИНЖИР. 6 показан пример, в котором резистивный элемент R 5 добавлен к конфигурации схемы на фиг. 5. При этом тепловой шум и мерцающий шум, возникающие в схеме (не показана) для генерирования первого напряжения смещения VB 1 , например, могут быть отфильтрованы. То есть тепловые шумы и мерцающие шумы, накладываемые на напряжение, подаваемое на затвор второго транзистора M 2 , могут быть уменьшены. Таким образом, могут быть уменьшены колебания постоянного тока I 2 и тока Ir, и таким образом могут быть уменьшены незначительные колебания частоты колебаний ГУН 5 .

      В ГУН 5 резистивный элемент R 1 может быть включен между первым транзистором М 1 и землей VSS, а резистивный элемент R 2 может быть включен между вторым транзистором М 2 и блок питания VDD (см. рис. 2). В общем, мерцающий шум возникает, когда ток течет к транзистору, и такой мерцающий шум может вызвать незначительные колебания частоты колебаний ГУН. За счет использования резистивного элемента R 1 шум мерцания первого транзистора M 1 может быть уменьшен.Аналогичным образом, за счет использования резистивного элемента R 2 шум мерцания второго транзистора M 2 может быть уменьшен. Хотя оба резистивных элемента R 1 и R 2 представлены на фиг. 2, может быть предусмотрен любой из них. Кроме того, когда резистивный элемент R 2 предусмотрен для конфигурации, имеющей схему смещения 55 , как показано на фиг. 2 резистивные элементы R 3 и R 4 желательно подключить в положения, соответствующие резистивному элементу R 2 (между источником питания VDD и транзисторами М 5 и М 8 соответственно ).

      На чертежах, показанных в приведенном выше варианте, типы проводимости транзисторов и полярность источников питания могут быть инвертированы. ИНЖИР. 8 показан пример, в котором типы проводимости транзисторов и полярность источников питания инвертированы по сравнению с показанными на фиг. 4. В конфигурации по фиг. 8 транзистор p-типа (эквивалентный первому типу проводимости) M 11 соответствует первому транзистору M 1 на фиг. 4, а транзистор M 12 n-типа (эквивалентный второму типу проводимости) соответствует второму транзистору M 2 на фиг.4. Кроме того, кольцевой генератор 511 , инверторы 521 и кольцо инвертора 531 на фиг. 8 соответствуют кольцевому генератору 51 , инверторам 52 и кольцу инверторов 53 на фиг. 4, и емкостной элемент C 11 на фиг. 8 соответствует емкостному элементу C 1 на фиг. 4. В конфигурации по фиг. 8, также основная операция аналогична операции на фиг. 4, и поэтому его подробное описание здесь опущено.Для конфигураций, отличных от показанной на фиг. 4 (например, на фиг. 2, 3, 5 и 6), кроме того, типы проводимости транзисторов и полярность источников питания могут быть инвертированы, как в случае, описанном выше, и могут быть получены аналогичные эффекты.

      В приведенном выше варианте осуществления предполагается, что инверторы 52 , составляющие кольцо инверторов 53 кольцевого генератора 51 , являются односторонними инверторами. Альтернативно, как показано на фиг. 7, дифференциальные инверторы 52 могут использоваться, например, для кольца 53 инверторов.В этом случае также получаются аналогичные эффекты. Конкретная внутренняя конфигурация инверторов конкретно не ограничена, но могут использоваться общеизвестные схемы, имеющие различные конфигурации.

      Хотя описанный выше вариант осуществления был описан в предположении, что количество каскадов инверторов 52 , составляющих кольцо инверторов 53 , равно трем, оно может быть, например, пятью или более. Это также относится к случаю использования дифференциальных инверторов 52 .Например, кольцо инверторов 53 может состоять из двух или более инверторов 52 . Обратите внимание, что в случае использования четных каскадов дифференциальных инверторов 52 для инверторного кольца 53 выход конечного инвертора 52 должен быть подключен к входной клемме противоположной полярности инвертор начального каскада 52 , хотя конкретная иллюстрация опущена.

      Хотя описанный выше вариант осуществления был описан в предположении, что кольцевой генератор 51 состоит из кольца 53 инверторов, имеющего множество инверторов 52 , соединенных последовательно, он не ограничивается этим.Например, по меньшей мере некоторые (некоторые или все) из множества инверторов , 52, могут быть образованы схемой И-НЕ. Альтернативно, схема логики токового режима (CML) может использоваться для инверторов , 52, , составляющих кольцевой генератор , 51, .

      Вариант осуществления и его модификации, описанные выше, могут быть объединены для получения другого варианта осуществления. Например, в конфигурации по фиг. 4 резистивный элемент R 5 , показанный на фиг. 6 может быть подключен к первому напряжению смещения VB 1 .В этом случае также получаются аналогичные эффекты.

      В соответствии с настоящим изобретением может быть предоставлен управляемый напряжением генератор (ГУН), способный к стабильным и высокоскоростным колебаниям. Таким образом, настоящее раскрытие полезно для улучшения производительности, такой как, например, ускорение БИС.

      QRP HomeBuilder — QRPHB -: Инверторный кварцевый генератор

      Приветствую — короткий, первый пост за 2016 год!

      В многочисленных микросхемах ВЧ-синтезаторов находится инвертор с входными и выходными контактами для создания часов эталонного кварцевого генератора.Я построил несколько инверторных генераторов xtal на дискретных микросхемах с логическими вентилями серии 74HC, чтобы лучше их изучить. Вы быстро узнаете часто используемую топологию генератора Пирса с 1 подстроечным конденсатором для настройки основной частоты, которая может варьироваться в зависимости от таких факторов, как старение кристалла и реактивное сопротивление затвора, кристалла, держателя кристалла и платы.

      Я определил значения емкости 27 пФ и триммера путем экспериментов и измерений.

      Вверху — кварцевый опорный генератор + буфер с инверторами, построенными на вентилях И-НЕ.Кристалл хороший 1 — 2013 года постройки; В- вырезать; параллельная емкость нагрузки 20 пФ; основная частота 12,8 МГц; измеренный QuL 265K и нулевые шпоры во время моих тестовых зачисток. Кроме того, возраст этого кристалла составляет 90 002. Если сравнить его с некоторыми дешевыми xtals, которые я купил и протестировал на eBay, — это ночь против дня. Вы можете найти такие xtals в DDS и других недорогих комплектах синтезаторов. Обычно они поставляются в корпусе HC-49S, могут страдать от QL 40-60K — и, что более тревожно, те, которые я измерял, часто показывали сильные, близкие шпоры, которые еще больше разрушали уже скомпрометированный близкий фазовый шум этих недорогих синтезаторы.

      Цитата д-ра Ульриха Роде: «[ВСЕ] элементы в синтезаторе вносят свой вклад в шум. Двумя основными источниками шума являются источник опорного сигнала и ГУН. На самом деле, кварцевый генератор или эталон частоты представляет собой высокодобротную версию ГУН». 1].

      Хотя этот пост не о фазовом шуме; Я думаю, что в эпоху низкокачественных «дешевых» кристаллов при синтезе сигналов для конкретных приложений, требующих низкого фазового шума, стоит учитывать опорный сигнал с низким уровнем шума. Большое спасибо Алексею Луку за то, что прислал мне эту 12.Драгоценный камень 8 МГц.

      Я обнаружил проблему с моей схемой, как показано выше: сильные пики на положительном и отрицательном фронтах. Моим поиском стал поиск способов уменьшить эти пики и улучшить прямоугольную форму сигнала, наблюдаемую в моем DSO

      .

      Выше — снимок экрана моего DSO со схемой генератора NAND, показанной ранее. Краевые пики колеблются 9 Vpp. В 1 цепи они превышали 10,1 В пик-пик или удваивали напряжение постоянного тока от шины к шине. Что это такое?

      Я отправил свою схему и измерения профессору Кену Куну по электронной почте, который дал мне несколько отличных предложений, которые я дополню экспериментами и применю в схеме.

      Мой любимый тезис Кена: неважно, на какой низкой частоте вы работаете, проектируйте и конструируйте свои схемы так, как будто вы работаете с ними на частоте 1 ГГц. Транзисторы не знают, на какой частоте вы работаете, и многие из них хорошо работают на частотах до сотен МГц! — «Если схема построена так, чтобы правильно работать на высокой частоте, то она будет отлично работать и на низкой частоте.»

      Итак, благодаря мудрости Кена и небольшому количеству моих размышлений + экспериментов, вот что я сделал:

      [1] Поскольку мы работаем с прямоугольным генератором, нечетные гармоники будут иметь большую амплитуду.Третья гармоника на частоте ~38,4 МГц была всего на 8-10 дБ ниже основной гармоники в некоторых моих экспериментах в частотной области. Это означает, что колпачок байпаса источника питания должен минимально шунтировать в более низкие УКВ и подключаться прямо к контакту питания постоянного тока (14) с максимально короткими выводами, чтобы поддерживать его SRF как можно выше. Байпасная крышка в идеале должна обеспечивать высокую добротность и низкое ESR на УКВ.

      [2] Используйте компактную конструкцию, чтобы уменьшить паразитные значения C, L, — и свести к минимуму искажения и время стабилизации при запуске. В частности, короткая длина заземляющего провода для 27 пФ и триммерные конденсаторы оказались важными для уменьшения моих краевых пиков. Чем короче провода цепи, тем больше здесь звучит ИСТИНА.

      [3] Хотя в микросхемах синтезаторов мы получаем только 1 инвертор с 2 выводами, для генераторов вне микросхемы буфер оказывается полезным. Небольшой последовательный резистор между выходом генератора и входными контактами буфера служит для гашения любого резонанса в выходной цепи (часто в пределах десятков МГц) от возбуждения, которое вызывает пики, которые вы видите при включении и выключении инвертора. На него влияют паразитные L и C вокруг микросхемы.

      [4] Емкость пробника с 10-кратным увеличением снижает резонансную частоту и увеличивает радиочастотную энергию.Чтобы свести к минимуму эту нагрузку, вы можете припаять резистор сопротивлением 100 Ом (или около того) к выходному контакту буфера и прикрепить зажим пробника к этому резистору. Поэкспериментируйте со значениями резисторов в [3] и [4], чтобы выяснить, что лучше всего работает на вашем стенде.

      [5] Заземление конденсатора 27 пФ и триммера должно располагаться как можно ближе к контакту заземления микросхемы.

      [6] Не перегружайте свой кристалл. Я поместил резистор 47 Ом между выходом инвертора и выводом конденсатора/кристалла 27p и экспериментально определил это значение R, наблюдая за графиком и счетчиком частоты в моем DSO.Поскольку выходное сопротивление драйвера инвертора очень низкое по сравнению с реактивным сопротивлением конденсаторов и кристалла (кристалл, подстроечный резистор и конденсатор 27 пФ образуют комплексное сопротивление), резистор изолирует выходной драйвер, а также снижает уровень возбуждения кварца.

      Мой кристалл имеет высокую добротность, и инвертор 74HC сильно его раскручивает. Добавление резистора немного уменьшило краевые пики. Далее я провел тест, в котором я немного повысил напряжение питания постоянного тока, и мой сигнал исказился, а частота немного упала.Резистор на 47 Ом устранил эту проблему и стабилизировал инверторный генератор TTL.

      Вот окончательная схема:


      Вверху — моя окончательная конструкция генератора затвора TTL Pierce с резистором 100 Ом для изоляции пробника DSO 10X во время измерения. На линии 5 В постоянного тока. Резистор 22 мкФ + 100 нФ, затем резистор 33 Ом плюс конденсатор 1 нФ на выводе 14 образуют пи-фильтр для широкополосной низкочастотной фильтрации постоянного тока от ЗЧ до нижних УКВ. Байпас УКВ на контакте 14 помогает подавить пики краев.

      Я узнал еще один момент от Кена о моей предыдущей схеме с закороченными входами И-НЕ для создания инвертора.Часто лучше сместить 1 входной вентиль И-НЕ на высокий уровень, а затем использовать другой вход для подключения обратной связи генератора (работа в режиме инвертора). Это вдвое уменьшает входную емкость цепи обратной связи и может привести к меньшему эффекту настройки ИС в некоторых приложениях.

      Я попробовал это —- и, как и при подключении инвертора буфера, мне пришлось отрегулировать крышку триммера, чтобы либо восстановить высокочастотные колебания, либо установить желаемую частоту генератора в моем счетчике.

      Во время моих последних экспериментов я вспомнил, что купил несколько 74HC14 в 2015 году, чтобы построить простой ВЧ-генератор пилообразной формы для внешнего гашения сверхрегенеративного приемника. 74HC14 имеет 6 инверторов с триггерным входом Шмитта. Я быстро построил свой осциллятор на основе этого чипа. Далее заказал 10 стандартных чипов hex инвертора 74HC04 для будущих проектов. Логические ИС обеспечивают большое удовольствие!

      Вверху — выход DSO улучшенного инверторного кварцевого генератора. Я вполне доволен выходным напряжением (напряжениями) и стабильностью колебаний + частоты.

      Я также читал и проводил некоторые эксперименты по температурной компенсации. Впрочем, ничего стоящего упоминания. Для справки, вот видео моей некомпенсированной, установленной на плате, тактовой частоты 12,8 МГц в 10-разрядный эталонный счетчик частоты HP.

      Вверху — видео, снятое сразу после включения питания при комнатной температуре. (Температурный) дрейф частоты моей схемы инверторного кварцевого генератора кажется хорошим. Этот кристалл послужит отличным эталоном для экспериментального проекта PLL, над которым я работаю.Эталонная частота 12,8 МГц делится на 2048 в микросхеме PLL для достижения разрешения настройки 6250 кГц.

      Дополнительные детали


      Вверху — тестирование коммерческого генератора на 12,8 МГц от Vectron International. Отличные инженерные решения в сочетании с потрясающим кристаллом приводят к типичному фазовому шуму -140 дБн/Гц при смещении 10 кГц — идеально для эталонного тактового генератора УВЧ.
      Вверху — у меня всегда играет музыка в моей лаборатории и вокруг нее. С 2006 года моя любимая певица = Юлия Савичева.Твиттер. С декабря по январь я слушал Джулию для творческого вдохновения, работая над своими экспериментами с ФАПЧ. Нет автонастройки голоса; удивительная группа; упорная работа. Она звучит одинаково хорошо вживую или в записи — как освежающе!

      Каталожные номера

      [1] Конструкция синтезатора для СВЧ-приложений. Некоторые заметки, опубликованные в Интернете доктором Ульрихом Л. Роде. Год неизвестен.

      [2] Профессор Кен Кун. Переписка по электронной почте, январь 2016 г. Моя искренняя благодарность Кену.

      [3] Анализ кварцевых генераторов инвертора», RF Design, Aug.1989, Леонард Л. Клейнберг, стр. 28,29,31,32.

      [4] Однополюсные генераторы с отрицательным усилением, RF Design, сентябрь 1990 г., Леонард Л. Клейнберг, стр. 35, 36 и 38. Modern Communications

      .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.