Микросхемы серии К174

Журнал "Радио", номер 5, 1999г.
Материал подготовил: С. Аленин, г. Москва

    ДВУСТАНДАРТНЫЙ СТЕРЕОДЕКОДЕР КР174ХА51

    В ОАО "Ангстрем" (г. Москва) разработана и освоена в производстве микросхема КР174ХА51 - стереодекодер, предназначенный для декодирования стереосигнала как по отечественному стандарту с полярной модуляцией (OIRT), так и по зарубежному - с пилоттоном (CCIR) в бытовых радиоприемниках. В микросхеме использованы новые технические решения, которые зафиксированы в ГК по изобретениям.

    Микросхема оформлена в корпусе 2104.18-В (рис. 1). Масса - не более 3 г. Технология выполнения - планарно-эпитаксиальная 2 мкм БиКМОП с комбинированной изоляцией окислом и p-n-переходом.

    Стереодекодер КР174ХА51 реализует декодирование по методу временного разделения каналов с двукратной передискретизацией для эффективного подавления надтональных составляющих, обеспечивает дополнительное подавление пилот-тона, подавление сдвига по постоянному уровню между каналами при декодировании полярно-модулированного стереосигнала для снижения помех при переключении "Стерео" - "Моно" и расширения динамического диапазона, а также возможность как автоматического опознавания системы декодирования, так и принудительного ее задания, индикации выбранной системы. В случае необходимости стереодекодер может быть переведен в постоянный режим "Моно".

    При использовании частотозадающих элементов с жесткими допусками микросхема не требует настройки частоты свободных колебаний ГУН.

    Стереодекодер имеет выход контроля частоты ГУН (62,5/76 кГц), содержит усилитель тока для подключения светодиодного индикатора режима "Стерео". (Здесь и далее через косую черту указаны значения частоты для двух систем декодирования - с полярной модуляцией и пилот-тоном соответственно). Для работы стереодекодера необходим минимум внешних навесных элементов.

    Цоколевка микросхемы: выв. 1 - вход сигнала обратной связи; вывод подключения интегрирующих конденсаторов фильтра ФАПЧ; выв. 2 - вход сигнала обратной связи; вывод подключения резистора и интегрирующего конденсатора фильтра ФАПЧ; выв. 3 - выход фазового детектора; вывод подключения резистора и интегрирующего конденсатора фильтра ФАПЧ; выв. 4 - общий; минусовой вывод питания; выв. 5 - вывод для подключения частотозадающего конденсатора ГУНа; выв. 6 - вывод для подключения частотозадающего резистора и блокирующего конденсатора ГУНа; управляющий вход ГУНа; выв. 7 - выход сигнала индикации режима "Стерео"; выход сигнала контроля частоты ГУНа; выв. 8 - вход сигнала управления переключателем выбора системы декодирования; выв. 9 - выход сигнала ЗЧ канала Б; выв. 10 - выход сигнала ЗЧ канала А; выв. 11 - выход предусилителя сигнала ЗЧ канала Б; выв. 12 - инвертирующий вход усилителя ФНЧ коррекции предыскажений в режиме полярной модуляции; выв. 13 - неинвертирующий вход усилителя ФНЧ коррекции предыскажений в режиме полярной модуляции; выв. 14 - выход предусилителя сигнала ЗЧ канала А; выв. 15 - плюсовой вывод питания; выв. 16 - вход комплексного стереосигнала; выв. 17 - вывод блокировки, установки коэффициента усиления масштабирующего усилителя комплексного стереосигнала; инвертирующий вход масштабирующего усилителя; выв. 18 - выход амплитудного детектора поднесущей/пилот-тона; вход триггера Шмитта канала выбора режима "Стерео"-"Моно".

    Функциональная схема стереодекодера представлена на рис. 2, а типовая схема его включения - на рис. 3.

    Комплексный стереосигнал поступает на вход масштабирующего усилителя DA1, служащего для приведения входного напряжения к номинальному уровню декодера 200...250 мВ. Далее сигнал проходит на вход фазового детектора и вход декодера стереосигнала. На второй вход фазового детектора поступает образцовый сигнал с формирователя управляющих импульсов. Образцовый сигнал имеет частоту либо поднесущей, либо пилот-тона.

    Выходной сигнал фазового детектора пропорционален фазовому сдвигу между входным и образцовым сигналами фазового детектора; в нем присутствуют и другие комбинационные составляющие в широком частотном спектре. Для выделения полезной составляющей используют пропорционально-интегрирующий фильтр ФАПЧ, выполненный на операционном усилителе DA2 с внешними интегрирующими конденсаторами (С5, С6 на рис. 3) в цепи ОС. Кроме того, фильтр формирует частотно-фазовую характеристику петли ФАПЧ, обеспечивая ее устойчивость и необходимые параметры полосы захвата.

    Проинтегрированное напряжение фазовой ошибки, снятое с фильтра ФАПЧ с помощью дифференциального усилителя DA3 с токовым выходом, подано на вход управления ГУН. Выходные импульсы ГУН с номинальной частотой 500/608 кГц поступают на формирователь управляющих импульсов, который после пересчета и дешифрирования формирует сигналы управления декодером и образцовый сигнал для фазового детектора, замыкая, таким образом, петлю ФАПЧ.

    Декодер стереосигнала выполнен на четырех блоках выборки/хранения - по два на канал. Формирователь управляющих импульсов обеспечивает фазовый сдвиг импульсов выборки, синхронизируя их с максимумами и минимумами напряжения поднесущей частоты, для детектирования огибающих каналов А и Б соответственно. Декодер содержит также аналоговые мультиплексоры-интерполяторы каналов А и Б, выполняющие передискретизацию сигнала. Кроме этого, они обеспечивают переход в режим "Моно" подачей сигнала с входа декодера на его выходы в обход декодирующих блоков.

    Декодированный сигнал принимает форму ступеней частотой 31,25/38 кГц. Передискретизация состоит в добавлении промежуточных точек между соседними выборками сигнала, так что амплитуда ступеней уменьшается вдвое, а их частота вдвое возрастает (до 62,5/76 кГц). Таким образом, после фильтрации выходными RC-фильтрами R6C12 и R7C13 достигнуто четырехкратное снижение уровня надтональных помех в выходном сигнале.

    С выходов декодера сигналы А и Б поступают на входы буферных повторителей напряжения DA4, DA6 (рис. 2) и далее через усилители-сумматоры DA7, DA8 на выход микросхемы. Фильтры R6C12 и R7C13 служат для компенсации высокочастотных предыскажений сигнала с постоянной времени tвч=R6C12=R7C13=50 мкс. Для получения tвч=75 мкс необходимо скорректировать номиналы конденсаторов, либо, если необходимо, ввести элементы электронной коммутации постоянной времени.

    При декодировании полярномодулированного стереосигнала коррекцию низкочастотных предыскажений разностного канала (А-Б) выполняет фильтр НЧ с дифференциальными входом и выходом, состоящий из внешней RC-цепи R3C10R4 и внутреннего усилителя DA5 с токовым выходом. Усилитель DA5 автоматически включается в режиме полярной модуляции и "Стерео". Постоянная времени tнч =(R3+R4)C10=1,0186 мс. Коэффициент передачи усилителя U1-3/U10-9=4, где U1-3 и U10-9 - напряжение на соответствующей паре выводов микросхемы.

    Амплитудный синхронный детектор преобразует пилот-тон/поднесущую в постоянное напряжение и интегрирует их на внешнем конденсаторе С2 (рис. 3), отфильтровывая звуковые составляющие. Проинтегрированное постоянное напряжение используется для компенсации практически до нуля пилот-тона/поднесущей в цепи сигнала с помощью отрицательной ОС. Выходной сигнал амплитудного детектора поступает также на вход триггера Шмитта, который при достаточном уровне сигнала переводит весь стереодекодер КР174ХА51 из режима "Моно" в режим "Стерео".

    Переключатель систем декодирования выполнен на основе инфранизкочастотного генератора с RS-триггером. При отсутствии опознавания стереосигнала происходит периодическое переключение стереодекодера с работы на полярной модуляции (ПМ) на работу с пилот-тоном (ПТ) и обратно. После захвата частоты поднесущей/пилот-тона и формирования триггером Шмитта сигнала "Стерео" инфранизкочастотный генератор останавливается и RS-триггер удерживает стереодекодер в опознанном стандарте декодирования. Таким образом происходит "автоматическая настройка" на принимаемый сигнал.

    Усилитель тока индикатора обеспечивает возможность непосредственного подключения к стереодекодеру светодиода, индицирующего работу в режиме "Стерео". Выход усилителя - вывод 7 - используют для контроля частоты свободных колебаний ГУНа. На время настройки ГУНа светодиод отключают.

Основные характеристики
при Токр.ср=25+5°С и частоте модуляции 1 кГц Напряжение питания,В 2,7...7 Потребляемый ток, мА, при напряжении питания 7 В
    - типовое значение
    - максимальное значение  
5,5
7 Напряжение выходного сигнала ЗЧ, мВ, при напряжении питания 6 В, работе в режиме "Стерео" (А+Б) с напряжением входного комплексного сигнала 40 мВ, при максимальном коэффициенте передачи входного масштабирующего усилителя
- типовое значение  
 
150...250
200 Максимальный коэффициент передачи входного масштабирующего усилителя, дБ, при напряжении питания 6 В и работе в режиме "Стерео" (А+Б) с напряжением входного сигнала 40 мВ
- типовое значение  
12...16
14 Минимальный коэффициент передачи входного масштабирующего усилителя, дБ, при напряжении питания 6 В и работе в режиме "Стерео" (А+Б) с напряжением входного сигнала 200 мВ
- типовое значение  
-1...+1
0 Разность коэффициентов передачи каналов А и Б, дБ, не более, при напряжении питания 6 В и работе в режиме "Стерео" (А+Б)
- типовое значение  
0,5
0 Переходное затухание между каналами А и Б, дБ, не менее, при напряжении питания 6 В и работе без входного RC фильтра в режиме "Стерео" (А+Б), А, Б
- типовое значение  
34
43 Коэффициент нелинейных искажений, %, не более, при напряжении питания 6 В и работе в режиме "Стерео" (А+Б) с напряжением входного сигнала 50 мВ и максимальным коэффициентом передачи масштабирующего усилителя
- типовое значение  
 
0,3
0,15 Отношение сигнал/шум, дБ, не менее, при напряжении питания 6 В и работе в режиме "Стерео" (А+Б),0
- типовое значение  
54
67 Типовое значение частотного интервала захвата стереосигнала с полярной модуляцией, кГц, при напряжении питания
    7 В
    2,7 В  
 
29,8...34,1
29,1...32,2 Типовое значение частотного интервала захвата стереосигнала с пилот-тоном, кГц, при напряжении питания
    7 В
    2,7 В  
 
17,9...21,2
17,8...19,7 Входное сопротивление входа комплексного сигнала, кОм, типовое значение 150

Предельно допустимые значения Напряжение питания,В 2,7...7 Напряжение входного комплексного сигнала, мВэфф, при коэффициенте модуляции 100 % и работе в режиме "Стерео" (А+Б), напряжении питания в пределах 3,6...7 В и коэффициенте передачи входного масштабирующего усилителя
    - единичном
    - 14 дБ  
 
120...250
24...50 Напряжение входного комплексного сигнала, мВэфф, при коэффициенте модуляции 100 % и работе в режиме "Стерео" (А+Б), напряжении питания в пределах 2,7...4,5 и коэффициенте передачи входного масштабирующего усилителя
    - нулевом
    - 14 дБ  
 
120...180
24...36 Наибольший выходной ток, мА, по выходам каналов А и Б (выв. 10 и 9) 0,2 Температурный интервал, °С -25...+70

    Режим "Стерео" (А+Б) характеризуется наличием в комплексном стереосигнале обоих ЗЧ составляющих - и в канале А, и в канале Б. Запись "Стерео" (А+Б), А, Б означает, что по условиям измерений сначала подают на стереодекодер полный стереосигнал, а затем поочередно обнуляют составляющую Б и потом А соответственно. В режиме "Стерео" (А+Б), 0 сначала подают полный стереосигнал, после чего обнуляют обе составляющие; при этом поднесущая остается.

    Такие условия испытания стереодекодеров продиктованы особенностями работы петли ФАПЧ и необходимы для обеспечения надежного захвата стереосигнала.

    Следует отметить, что электрически микросхема в состоянии выдержать без негативных последствий напряжение питания до 8 В, напряжение комплексного стереосигнала до 0,5 В и выходной ток ЗЧ по каналам А и Б до 5 мА, но работоспособность стереодекодера в этом режиме не гарантируется.

    Для минимизации шумов, особенно при приеме слабых станций, на входе стереодекодера рекомендуется включать ФНЧ с частотой среза 70...80 кГц (хотя бы простейший пассивный R1C1, показанный на типовой схеме включения). Наиболее эффективны активные ФНЧ 2-4-го порядка. Подавление шумов и паразитных внеполосных сигналов позволяет предотвратить их преобразование при декодировании в область звукового спектра и тем самым приблизиться к предельно-достижимым шумовым параметрам.

    Поскольку частотная полоса КСС значительно шире полосы ЗЧ (притом ограниченной ФНЧ с постоянной времени tвч = 50 мкс, что соответствует 3,2 кГц), сопутствующий КСС и декодированный вместе со стереосигналом шум оказывается на 10...18 дБ выше, чем при монофоническом приеме. Поэтому при приеме сигналов ниже уровня, при котором исходное отношение сигнал/шум моноприема падает до 48...40 дБ, необходимо переводить стереодекодер принудительно в режим "Моно" для сохранения приемлемого качества звучания. Для этого следует использовать сигнал индикатора напряженности поля (уровня сигнала), имеющийся в большинстве микросхем радиоприемного тракта.

    При использовании входного фильтра разделение каналов ухудшается тем сильнее, чем выше неравномерность АЧХ и группового времени запаздывания в полосе КСС от 20 Гц до 53 кГц. Так, при работе с простейшим фильтром R1С1 (рис. 3) реальное разделение каналов ухудшается до 24 дБ для ПМ и до 20 дБ для ПТ. Кроме того, следует минимизировать неравномерность АЧХ не только в верхней (надтональная частота), но и в нижней частях частотного спектра. Избыточно большие с точки зрения полосы пропускания номиналы входного разделительного (С4 на рис. 3) и блокировочного (С3) конденсаторов необходимы для обеспечения высокого разделения каналов.

    Подстройку уровня выходного сигнала до номинального значения 200...250 мВэфф выполняют включением дополнительного резистора последовательно с конденсатором С3. При этом коэффициент передачи масштабирующего усилителя DA1 (рис. 2) меняется в пределах 1...5 в соответствии с формулой: Кп=1+20/(5+Rдоп), где Rдоп - сопротивление в килоомах дополнительного резистора.

    Элементы С8, R5 задают частоту свободных колебаний ГУН системы ФАПЧ. При постоянной времени tвч=R5C8=0,94 мкс +1 % подстройки частоты, как правило, не требуется. При худшей точности номиналов этих элементов рекомендуется выполнять резистор R5 в виде последовательного соединения постоянного резистора сопротивлением 4,3 кОм и переменного - 1 кОм. При подстройке частоты ГУНа контролируют частоту сигнала на выводе 7 микросхемы. Светодиод на это время отключают, а вывод 8 соединяют с общим проводом. Частота контролируемого сигнала должна быть равна 62,5 кГц. Конденсатор С9 несколько уменьшает влияние помех на стабильность частоты и фазовые искажения сигнала и может быть при необходимости исключен.

    При использовании источника питания с напряжением, отличным от 6 В, рекомендуется скорректировать номинал резистора R5 в соответствии с графиком зависимости отклонения частоты ГУН от напряжения питания (рис. 4). Значение и знак коррекции резистора (в процентах) должны быть равны отклонению частоты (в процентах) в соответствующей точке графика.







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2019 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.