Rob's web

Eenvoudige TTL-blokgolfgenerator

Op heel eenvoudige wijze kan men met een beperkt aantal TTL-poorten een blokgolfgenerator maken die in veel situaties toe te passen is, bijvoorbeeld als klokgenerator. Bijgaand schema kan gehanteerd worden als universele basisopzet voor een dergelijke generator. De schakeling is niet kritisch, bruikbaar over een breed frekwentiegebied, start probleemloos en is voldoende stabiel voor de meeste toepassingen. De frekwentie is onafhankelijk van de voedingsspanning.

Fig 1

De oscillatiefrekwentie wordt bepaald door het RC-netwerk en de vertragingstijd van de inverters (in dit geval drie NAND's met parallel-geschakelde ingangen). De vertragingstijd, of beter gezegd propagatievertragingstijd van een logisch element is de tijd die verstrijkt tussen een verandering van het ingangssignaal en de daarop volgende verandering in het uitgangssignaal. Omdat deze vertragingstijd in het algemeen sterk afhankelijk is van de temperatuur en de voedingsspanning van de logische schakeling, moet er voor gezorgd worden dat deze vertragingstijd zo weinig mogelijk invloed heeft op de oscillatiefrekwentie. Per periode van het oscillatiesignaal vinden er twee veranderingen in het uitgangssignaal van iedere poort plaats (van logische 1 naar logische 0 en omgekeerd), zodat we per periode de totale vertragingstijd van de drie in serie geschakelde poorten twee keer in rekening moeten brengen. Willen we zorgen dat de oscillatiefrekwentie fo in belangrijke mate onafhankelijk is van voedingsspannings- en temperatuurvariaties dan zullen we moeten zorgen dat deze fo laag is ten opzichte van Eq 1, waarin tp de propagatie-vertragingstijd en n het aantal in serie geschakelde inverters voorstelt. Voor de hier beschreven schakeling geldt dat tp = ca. 10 ns (typical) en n = 3, zodat voor de oscillatiefrekwentie fo geldt:

Eq 2

In het nomogram is uitgezet bij welke waarden van R en C welke frekwentie wordt opgewekt. De waarde van de weerstand R mag niet lager gekozen worden dan in het nomogram tot uitdrukking komt; voor een waarde van C van 100 nF bijvoorbeeld niet lager dan 100 Ω. Op de ingangen van N1 komt een spanning te staan die varieert tussen ca. +6 V en -4 V. Hoewel dit niet binnen de fabrieksspecifikaties van het IC valt, werkt de schakeling in de praktijk betrouwbaar. Desgewenst kan men in serie met de ingangen een weerstand van ca. 220 Ω opnemen. Hierdoor wijzigt de frekwentie wel enigszins.

Fig 2

Een regelbare blokgolfoscillator krijgt men door voor de weerstand R een serieschakeling van een potmeter van 2,5 k en een vaste weerstand met de toegestane minimumwaarde te nemen.

Een soortgelijke universele blokgolf-generator kan gekonstrueerd worden met Low Power Schottky TTL of CMOS IC's; deze worden hierna besproken.