集成函數(shù)發(fā)生器8038芯片內(nèi)部電路的驗證與分析

由式(1)和式(2)可得：當(dāng)RA=RB時，電容的充放電時間相等，占空比為50％的三角波，其占空比為：

式中：RA和RB的阻值宜在U1／I1～U1／I2范圍內(nèi)(U1指管腳6與管腳8之間的電壓；I1=1 mA；I2=10 μA)，且RB應(yīng)小于2RA。
當(dāng)RA=RB=R時，電容兩端的電壓頻率為：

3 ICL8038內(nèi)部電路模擬及分析
本文將借助OrCAD 9．2對Intersil公司生產(chǎn)的ICL8038的內(nèi)部電路進行深入模擬和分析。首先將把整體電路分解成具有獨立功能的幾個部分，進而分析每一部分的工作原理和主要功能，然后得出各部分電路之間的聯(lián)系，借助OrCAD模塊化建模方式，將各部分電路組合聯(lián)系起來，仿真分析出整個電路所具有的功能和性能特點。由于ICL8038內(nèi)部電路比較復(fù)雜，在分析仿真時，把整個電路分解成了5個功能相對獨立的部分，并在OrCAD 9．2中采取模塊化搭建電路。其中包含恒流源模塊(CURSOURCES)、電壓比較器模塊(COMPARATOR)、觸發(fā)器模塊(FLIP-FLOP)、緩沖器模塊(BUFFER)、正弦變換器模塊(SINE)。本文針對ICL8038在射頻載波應(yīng)用中如何減小波形傳輸時間、提高輸出波形頻率的關(guān)鍵問題，對觸發(fā)器模塊進行了詳盡分析和研究。

4 觸發(fā)模塊內(nèi)部電路分析
ICL8038集成電路的觸發(fā)模塊如圖2所示。觸發(fā)器的輸出端Q作為恒流源模塊中電子開關(guān)S的輸入，當(dāng)Q為高電平時，開關(guān)開啟，使電容放電；當(dāng)Q為低電平時，開關(guān)關(guān)閉，使電容充電。觸發(fā)器的輸出端Q通過緩沖電路作為方波信號產(chǎn)生輸出，目的是為了隔離波形發(fā)生電路和負(fù)載，使方波輸出端的輸出阻抗足夠低，以增強帶負(fù)載能力。

ICL8038內(nèi)部觸發(fā)器采用抗飽和電路，從而提高了工作速度。由于雙極性晶體管導(dǎo)通時工作在深度飽和狀態(tài)是產(chǎn)生傳輸延遲時間的一個主要原因。如果能使雙極性晶體管導(dǎo)通時避免進入深度飽和狀態(tài)，那么傳輸延遲時間將大幅度減小。所以在高速門電路中，采用了抗飽和晶體管(或稱為肖特基晶體管)。本文中觸發(fā)器采用了Philips公司的PZTM1101抗飽和晶體管(如圖2中的Q25～Q29)。
抗飽和晶體管是由普通的雙極型晶體管和肖特基二極管(schottky barrier diode，SBD)組合而成的。和普通的PN結(jié)型二極管不同，肖特基勢壘二極管是由金屬和半導(dǎo)體接觸形成的，它的制造工藝和TTL電路的常規(guī)工藝完全相容，以至無需增加工藝步驟即可得到SBD。由于SBD的開啟電壓很低，只有0．3～0．4V，所以當(dāng)晶體管的b-c結(jié)進入正向偏置以后，SBD首先導(dǎo)通，并將b-c結(jié)的正向電壓鉗在0．3～0．4V。此后，從基極注入的過驅(qū)動電流從SBD流走，從而有效地制止了晶體管進入深度飽和狀態(tài)。但是，采用抗飽和晶體管也會帶來電路功耗增大的缺點。在實驗中，通過對觸發(fā)器電路模塊使用普通晶體管2N3904與抗飽和晶體管PZTM1101分別進行測試，得出如表1所示的實驗結(jié)果。通過對結(jié)果分析比較可得出：在觸發(fā)器模塊電路中，采用PZTM1101替代2N3904可使觸發(fā)器的電平翻轉(zhuǎn)速度提高1 000倍，從而達(dá)到減小波形傳輸時間和提高輸出波形頻率的目的。