Современная электроника №7/2026

ИНЖЕНЕРНЫЕ РЕШЕНИЯ 4 WWW.CTA.RU СОВРЕМЕННАЯ ЭЛЕКТРОНИКА • № 7 / 2026 Рис. 3. Фото собранных генераторов Рис. 1. Схема генератора Пирса на элементе НЕ Рис. 2. Расстановка элементов генератора на макетной плате В статье рассматриваются кварцевые генераторы Пирса, построенные на специализированных небуферизированных инверторах 74LVC1GU04 и NC7SU04. Авторы исследуют влияние сопротивления резистора обратной связи R2, напряжения питания и рабочей частоты на запуск генерации, форму выходного сигнала и потребляемый ток. На основе экспериментальных измерений для кварцевых резонаторов с частотами 32,768 кГц, 1,05 МГц и 25 МГц сформулированы рекомендации по выбору параметров схемы, обеспечивающих минимальное энергопотребление и устойчивую работу генератора. Сергей Бирюков, Сергей Глибин (Москва) Когда в электронных устройствах, в том числе с микроконтроллерами, требуется повышенная стабильность задающей частоты, обычно практи- куется применение генераторов на кварцевом или керамическом резона- торе, называемых кварцевыми гене- раторами. Для построения такого генератора на цифровых микросхемах КМОП их ранние серии имели в своём составе микросхему, содержащую (помимо счётчиков) хотя бы один небуфери- зированный элемент НЕ. Например, в отечественной серии К176 это были К176ИЕ5, К176ИЕ12, К176ИЕ18, а в зару- бежной серии 4000В – CD4060В. В настоящее время для этой цели выпускаются специальные микро- схемы, такие как NC7SU04 (ON Semiconductor), 74LVC1GU04 (Nexperia), в миниатюрных корпусах для поверх- ностного монтажа и имеющие в сво- ём составе только логический элемент НЕ. К сожалению, в справочных дан- ных (datasheet) они рассматриваются практически как цифровые микро- схемы, и их параметры указывают- ся как для цифровых, а применение в генераторах освещается очень кра- тко. Например, сведения о потребляе- мом генератором токе (часто немало- важные) могут отсутствовать. Для построения генераторов на этих микросхемах в datasheet приводит- ся стандартная широко распростра- нённая схема, показанная на рис. 1. Она представляет собой современное решение генератора Пирса на небу- феризированном элементе НЕ (DD1) с широкой линейной АФХ. Впервые вариант кварцевого генератора был предложен на выводных компонен- тах и ламповом триоде в роли инвер- тора Джорджем Пирсом более ста лет назад в 1923 г. Номинал резистора R1 некритичен – 1 МОм и более, ёмкости конденсаторов С1 и С2 порядка 20…30 пФ, сопротив- ление резистора R2 – 1 кОм. Для генераторов указываются широ- кие диапазоны генерируемых частот – от десятков килогерц до десятков мегагерц, однако эксперименталь- ная проверка показала, что сопро- тивление резистора R2 хотя и может изменяться в широких пределах, но для разных частот его оптимальная величина разная. Для проверки работы генерато- ров были изготовлены два макета на указанных выше микросхемах в корпусах SOT23-5. Генераторы соби- рались на макетных печатных пла- тах, предназначенных для установки десятивыводных микросхем поверх- ностного монтажа с шагом выводов 0,95 мм [1]. Резисторы и конденсато- ры типоразмера 0603. Для подключе- ния резонатора, источника питания 1…5 В и контролирующего устрой- ства (осциллографа) в плату впаяны штырьки диаметром 1 мм от разъё- ма 2РМ. Исходно в качестве R2 были установлены резисторы 510 кОм, для уменьшения их сопротивления параллельно впаивались дополни- тельные резисторы МЛТ-0,25. Блоки- ровочный конденсатор С3 подпаян с обратной стороны платы. Расстановка элементов на плате проиллюстриро- вана на рис. 2. Фото собранных гене- раторов приведено на рис. 3. Генераторы испытывались с квар- цевыми резонаторами на частоты 32,768 кГц, 1,05 и 25 МГц, в табл. 1 и 2 и на рис. 4 и 5 приведены получен- ные результаты. В таблицах приведены токи потре- бления генераторов в зависимости от частоты резонатора, сопротивле- ния резистора R2 и напряжения пита- ния. Прочерки в некоторых клетках