Форум РадиоКот

Приветствую всех!
Я начал увлекаться цифровой техникой и программированием ПЛИС в частности, но вопрос таки по части аналоговой возник.
Я для начала взял Altera Max II. Это CPLD считается, а значит периферия у неё прямо скажем небогатая, даже тактового генератора нет, как в МК например. Его сборкой я вскоре и озадачился. Знаю, что существуют готовые кварцевые генераторы, но речь о них не идет. Хочу сделать сам. Частота высокая не нужна, поскольку ресурсов в ПЛИС мало и многоразрядные счётчики непозволительная роскошь. Думаю сделать на часовом кварце 32768 Гц. После изучения этого вопроса в литературе остановился на классической схеме Пирса

Собственно почти такая же схема, насколько я понимаю, используется в микроконтроллерах и без проблем запускается и работает и не нуждается ни в какой наладке.
Здесь логический инвертор используется в качестве усилителя в линейной области амплитудной характеристики инвертора.

Собрал на HD74HC04. Простейшей микросхеме состоящей из 6 инверторов по 2 транзистора в каждом

Питание 3,3 В (HD74HC04 работает в диапазоне 2-6 В). Номиналы как на схеме. Емкости на землю-подстроечники до 180 пФ. К выходу подцепил ещё 2 инвертора для отвязки от генерирующего каскада.
Начал тестировать. Генерация на выходе есть, но не частоте кварца и не на кратных гармониках. Где-то около 5 МГц. Причём замена кварца на 4, 8, 12 МГц ничего особо не меняет. На частоте кварца даже после пинка от генератора сигналов через кондер колебания быстро затухают. Инвертор находится в активной области - 1,65В на входе и выходе постоянно.
Нашел интересный апноут от Микрочип по настройке таких генераторов http://ww1.microchip.com/downloads/en/A ... 00949a.pdf
Проделал настройку по рекомендуемой там схеме с разомкнутой цепью.

На резонансной частоте 32768 Гц сдвиг фаз 360 и резонанса не наблюдается. Резонанс на частоте 32766 Гц (думаю это в пределах нормы), но сдвиг фаз 270. А должен быть 360 из условий возникновения автоколебаний.

И никак подстроечными конденсаторами этого добиться не получается.
Подскажите в каком направлении двигаться.
И еще. Правильно ли я понимаю, что в начале при раскачке инвертор работает в линейном режиме и усиливает гармонический сигнал кварца, а потом переходит в режим насыщения и генерирует уже прямоугольные логические уровни?

.....спаяйте так....

После долгого времени вернулся к проблеме. Совет hrpankov не помог. Сейчас делаю на SN74HC00N и кварце 32768. Результаты кое-какие есть. На удивление генератор стал заводиться сам на 1 гармонике при напряжении питания 1 В. При этом на 3,3 В колебания быстро затухают и начинается генерация на высших гармониках. Конденсаторы подбирал до 180 пФ, но практически безрезультатно.

Не любой инвертор можно использовать в схеме генератора Пирса, т.к. не у всех достаточный коэффициент усиления.
Эту статью почитайте.
http://strijov.com/papers/gen_prym.pdf

Да, читал уже. Я практически все перечитал на эту тему, что в интернетах ищется.
На счет инвертора, были у меня такие мысли. Но серия 74HC - вроде как классика. Может попробовать 3 штуки подсоединить?

А тогда такой вопрос. Мне обратную связь вешать на каждый логический элемент по отдельности или общую на 3?

74HC серия бывает двух типов.
74HCU построена на двух транзисторах и используется для генераторов (unbuffered)
74HC имеет дополнительный буферный каскад на выходе и не годится для генераторов, так как буфер не позволяет перевести элемент в линейный режим.
Генератор прекрасно работает на 74HCU с ограничивающим резистором гораздо большего номинала, попробуйте 1-10кОм. А конденсаторы нужно ставить соответственно даташиту на кварц. Иногда достаточно 12пФ, а иногда 22-24пФ. Корпус кварца заземлять обязательно.
И по моему опыту, помогает подключение резистора 10кОм между выходом элемента и массой, перевод из PP в SE.

Да, в даташите от NXP нарисовано, что каждый буферированный вентиль 74HC из 3 транзисторных пар состоит, а в дш от TI я ничего по этому поводу не нашел.
У меня на 3 буферированных вентилях завелся сразу, правда потребляет ценых 22мА.
Ладно, как до рынка доберусь, куплю что-нибудь из unbuffered серии.

.......google speaks:
https://www.google.co.uk/search?hl=en&q ... CHQQ1QIoAA
........
https://www.google.co.uk/search?hl=en&q ... CFcQ1QIoAA
....datasheet speaks: Iout DC Output Current, per Pin ±25 mA...

...разве мало??...

Собираю генератор Пирса на MM74HCT04N, а на выходе X3 какая-то лажа Что не так? Кварц на 7.3728 МГц

Вместо HC74** попробуйте сделать то же самое на CD40** , а ещё лучше- на нашей 561ЛН2 или 561ЛА7- она "более тихоходная".
Для ТТЛ (даже для этого КМОП- ТТЛ) 1 мОм в "обратке" это (имхо) много попробуйте уменьшить.
Вообще в ТТЛ лучше вот такая схема:

работает..

prinv писал(а):...на выходе X3 какая-то лажа...

Никакая ни лажа. Всё отлично работает. Вы, вообще, что хотели увидеть осциллографом с полосой пропускания 20 МГц и с частотой выборок 100 МГц? Вы видите только до третьей гармоники и имеете всего 13,5 точек на период.
Очень многие граждане смотрят сигнал низкочастотным осциллографом и жалуются: "Что-то мой генератор вместо прямоугольников синус генерит..."

Кстати, что-то не видно блокировочного конденсатора по питанию. Обязательно поставьте керамический не менее 0,1 мкф.

prinv писал(а):генератор Пирса на MM74HCT04N, а на выходе X3 какая-то лажа Что не так? Кварц на 7.3728 МГц

Кстати, на самом деле всё нормально..

Барсик писал(а):Никакая ни лажа. Всё отлично работает. Вы, вообще, что хотели увидеть осциллографом с полосой пропускания 20 МГц и с частотой выборок 100 МГц?
Очень многие смотрят сигнал низкочастотным осциллографом и жалуются: "Что-то мой генератор вместо прямоугольников синус генерит..."

Дело не только в осциллографе- генератор Пирса работает за счёт того, что логический элемент "загнан" в "линейный" режим - поэтому прямоугольного сигнала на выходе ПЕРВОГО и ЕДИНСТВЕННОГО элемента нет и не будет.. - поставьте "паровозиком" ещё один инвертор- получите прямоугольные импульсы..

зыюю В каком- то древнем "Радио" была статья по поводу использования логических элементов в "линейном" режиме- в качестве усилителя..

АлександрЛ писал(а):прямоугольного сигнала на выходе ПЕРВОГО и ЕДИНСТВЕННОГО элемента нет и не будет.. - поставьте "паровозиком" ещё один инвертор- получите прямоугольные импульсы..

На фотографии видно, что он смотрит сигнал на выходе ВТОРОГО элемента. Так что всё правильно.

Ну, значит, я не туда посмотрел.. А если резистор в 120кОм уменьшить?

зы.. Вообще у этих "беспаечных макеток" (имхо) дикая ёмкость между соседними контактами..

Резистор на выходе второго элемента вообще не нужен. А 120 кОм, всё равно, что его совсем нету. Выход может обеспечить ток до 25 мА и легко перезарядит входную ёмкость щупа осциллографа, если он, конечно, работает с нормальным щупом 1:10.

Барсик писал(а):Никакая ни лажа. Всё отлично работает. Вы, вообще, что хотели увидеть осциллографом с полосой пропускания 20 МГц и с частотой выборок 100 МГц? Вы видите только до третьей гармоники и имеете всего 13,5 точек на период.
Очень многие граждане смотрят сигнал низкочастотным осциллографом и жалуются: "Что-то мой генератор вместо прямоугольников синус генерит..."

Ну вот почему где ни спрошу - везде вылазит полоса пропускания и частота выборок?

Кстати, что-то не видно блокировочного конденсатора по питанию. Обязательно поставьте керамический не менее 0,1 мкф.

Поставил с каждой стороны "хлебной доски" в шины питания по керамике 0,1 мкф - всё тоже самое

Барсик писал(а):Резистор на выходе второго элемента вообще не нужен. А 120 кОм, всё равно, что его совсем нету. Выход может обеспечить ток до 25 мА и легко перезарядит входную ёмкость щупа осциллографа, если он, конечно, работает с нормальным щупом 1:10.

Ваще без разницы - что с резистором, что без. Мне надо было с каких-то выводов сигнал снимать - вот и воткнул резистор.

Измерение щупом в режиме 10x дало на экране что-то похожее на меандр с выбросами после фронтов.

prinv писал(а):меандр с выбросами после фронтов.

Щуп плохо (пере-) компенсирован.

И как получить более достоверную картинку?