Preguntas sobre este generador de diente de sierra de alta frecuencia

Así que encontré este generador de dientes de sierra muy básico:

http://www.radiolocman.com/shem/schematics.html?di=143990 ingrese la descripción de la imagen aquí

Tengo algunas preguntas al respecto:

Entiendo que cuando el capacitor C_T se carga completamente a high, el inversor se vuelve low, lo que permite que el C_T se descargue a través del diodo D_2. Pero después de eso, ¿dónde drena? ¿El inversor, en su salida, abre un desagüe a tierra? ¿Es exactamente como una puerta CMOS NOT, donde la mitad NMOS drena a tierra?

¿Qué puedo hacer para que la descarga sea más rápida y poder hacer que el borde negativo sea más vertical? Sin embargo, no me importa mucho la rampa ascendente ascendente, eso no tiene que ser lineal (podría ser un gráfico de carga de condensador al revés para lo que me importa).

¿Cuánta frecuencia puedo extraer de este generador de diente de sierra, por ejemplo, si estoy usando un 74LVC1G14 con un retraso de propagación de 2,2 ns? Estaba pensando en usar rangos de 1nF-100pF para C_T y 10-100ohm para R_T... ¿Puedo optar por cientos de MHz? ¿O es la alta corriente de carga (para que R_T sea tan baja) demasiado para que el C_T se cargue en un tiempo constante? Si es así, tengo la opción fácil de usar un V_CC = 2.5V y V_DD = 5V.

Posiblemente una pregunta relacionada con la generación de un diente de sierra de 100 - 500 MHz. Una buena discusión allí sobre el tipo de componentes necesarios.

Respuestas (1)

el inversor baja, lo que permite que el C_T se descargue a través del diodo D_2. Pero después de eso, ¿dónde drena?

Cuando la salida del inversor es baja, el transistor NMOS de la etapa de salida del inversor conecta efectivamente la salida a tierra. Puede buscar en la hoja de datos la corriente de hundimiento máxima para obtener una estimación de qué tan rápido puede descargar C T .

¿Qué puedo hacer para que la descarga sea más rápida y poder hacer que el borde negativo sea más vertical?

Reducir C T .

Entonces tendrías que aumentar R T para compensar si desea mantener igual el tiempo del flanco ascendente.

Para ir realmente rápido, el diodo puede volverse importante y es posible que desee buscar un diodo de conmutación más rápido (pero no he mirado las especificaciones 1N4148; es posible que ya sea lo suficientemente rápido).

Editar: verifiqué las especificaciones 1N4148. Fairchild lo especifica con un tiempo de recuperación inversa de 4 ns. Esta especificación no ralentiza la tasa de conmutación máxima de su circuito, pero limita la velocidad a la que puede ir y aún así mantener la forma de onda de diente de sierra (flanco ascendente lento y flanco descendente rápido). Con este diodo, si intenta hacer que su diente de sierra sea más rápido que quizás 10 MHz, probablemente verá una distorsión notable debido a la función de recuperación inversa del diodo. Los ~4 ns iniciales del flanco ascendente serán más rápidos que la velocidad de rampa deseada.

¿Puedo ir por cientos de MHz?

Supongo que 100 MHz es factible. Mucho más alto que eso es probablemente bastante desafiante si es posible.

Con un retardo de propagación de 2,2 ns, 227 MHz será el límite absoluto.

¿La alta corriente de carga (para que R_T sea tan baja) es demasiado para que C_T se cargue en un tiempo constante?

No estoy seguro de lo que quiere decir con esta pregunta. Probablemente verá que el tiempo de descarga varía un poco si cambia la temperatura del IC. El tiempo de carga probablemente tenga más que ver con la estabilidad de los umbrales del disparador Schmitt, la estabilidad de Vcc y la estabilidad de R T .

Revisé la "Corriente de hundimiento" a la que se refería, no la encontré con ese nombre, pero supongo que es lo mismo que "Corriente de sujeción de salida", que es de 50 mA según la hoja de datos. Ahora, no sé si este es un cálculo válido, pero t = 1nF*5V/50mA será 100ns (V_CC = 5V)... Eso es muy lento, ¿no?
En la hoja de datos de TI, tabla 6.3, I O L . Especificado como 32 mA máx. Esa es una condición de funcionamiento recomendada, no una característica eléctrica, por lo que el valor real de cortocircuito probablemente sea un poco más alto. Pero si diseñó un circuito para funcionar de esa manera, no debe contar con que dure mucho.
Muy bien, ¿qué tal alimentar la salida del inversor a un PMOS y tener la fuente PMOS entre C_T y R_T (reemplazando el D_2) y drenarlo a tierra?
Es poco probable que el PMOS se encienda muy bien en ese escenario a menos que pueda tirar de su puerta bajo tierra.
¿Qué tal obtener un NMOS de agotamiento y un PMOS de mejora y hacer un inversor de manejo de corriente más alto? Sin embargo, no sé sobre los retrasos.
Es mejor usar un búfer de activación Schmitt no inversor y luego un búfer de configuración CMOS ordinario. Pero realmente, ¿por qué no quedarse con la capacidad de manejo que tiene y reducir C T ?
Muy bien, cambiando a V_CC = 2.5V, C_T = 1-10pF...
Por último, ¿cuánta corriente puedo obtener de la salida de diente de sierra, suponiendo que se alimenta a un circuito que no tiene impedancia 0? ¿Es (V_CC - V_D1)/R_T?
@Donut, cualquier corriente que obtenga de la salida distorsionará la forma de onda (y más aún cuanto menor sea el valor del capacitor). Probablemente debería usar un circuito de búfer si necesita impulsar una carga con una corriente significativa.
También en su sugerencia de usar C_T <10 pF --- observe que la entrada del chip '1G14 tiene alrededor de 4 pF (IIRC). Esto pondrá un límite a lo bajo que puede llegar efectivamente C_T.
Gracias. Tendrá eso en mente.
(3 comentarios arriba). No sé qué elegir para un búfer... Estoy pensando en usar un disparador Schmitt CMOS no inversor. ¿Es esa una buena forma de hacerlo?
No si quieres mantener la forma de diente de sierra. Busque "búfer de amplificador operacional".
¿Cuál debo elegir entonces? Un modelo de pieza específico sería útil.
Depende de qué carga estés manejando, qué frecuencia, qué amplitud, distorsión máxima, ...
Acabo de comprobar Digikey y todos los Buffer Opamps no superan los 295 mA. Me imagino que necesito al menos 1-2A.
@DonutCloseDizAccount, puede abrir una nueva pregunta preguntando cómo hacerlo. Pero no solo pregunte "qué amplificador operacional", pregunte "¿cómo puedo almacenar en búfer una señal con propiedades x, y, z para impulsar una carga de R ohmios".
(6 comentarios arriba) Es tonto de mí olvidar que usar un gatillo Schmitt solo discretizaría el diente de sierra. No he tomado mi café entonces.
@Photon: solo voy con la solución mencionada en los 14 comentarios anteriores. "Bien, ¿qué tal alimentar la salida del inversor a un PMOS y tener la fuente PMOS entre C_T y R_T (reemplazando el D_2) y drenarlo a tierra?" Ya mencioné que tengo una fuente fácil de 2,5 V, así que la usaré como conexión a tierra con los 5 V para crear +2,5 V y -2,5 V. Entonces, ¿sería suficiente cerrar el PMOS?
^ oh mierda... ¡Olvidé que ese tipo de PMOS era una mejora! Estúpido. Entonces eso es lo que Photon quiso decir, ya que no se encendería. Mierda... ¡rediseño!
Estoy un poco confundido ahora... Debería haber leído completamente las páginas wiki básicas de MOSFET...
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