|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese
ЕНЦИКЛОПЕДІЯ РАДІОЕЛЕКТРОНІКИ ТА ЕЛЕКТРОТЕХНІКИ Інтегральні комутатори: параметри, застосування. Довідкові дані
Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки / Довідкові матеріали Інтегральні комутатори з електронним управлінням широко використовують у сучасній побутовій апаратурі для комутації відео та аудіосигналів. Про заміну їх при ремонті зарубіжної техніки та деякі цікаві приклади застосування таких комутаторів розповідає стаття, що публікується. З великої номенклатури інтегральних мікросхем, що випускаються зарубіжними фірмами, комутатори - один із найбільш універсальних їх видів. Зустріти інтегральні комутатори (ІК) можна майже у будь-якій сучасній моделі телевізора, відеомагнітофона, підсилювача ЗЧ, відеокамери, тюнера, звукового магнітофона, а також в іншій побутовій апаратурі. У зв'язковій техніці, промисловій електроніці та інших областях ІЧ застосовують не менш широко. Невелика кількість ІЧ має вітчизняні аналоги, проте більшу частину їх випускають лише зарубіжні фірми. Багато ІЧ мають дуже вражаючі технічні характеристики, часто не вимагають використання яких-небудь додаткових навісних елементів і "невибагливі" до параметрів джерел живлення. У зв'язку з цим розглянемо аспекти застосування ІЧ у різноманітних радіоаматорських конструкціях, а також питання їх ідентифікації в апаратурі та підбору аналогів під час ремонту. Проблеми, пов'язані з ідентифікацією мікросхем взагалі та ІЧ зокрема, у практиці ремонту виникають дуже часто, особливо коли мікросхеми в мініатюрних корпусах для поверхневого монтажу мають лише цифрове маркування. У таких випадках навіть замовити мікросхему, не маючи її повної назви, дуже важко. З часу створення в 1958 р. фірмою TEXAS INSTRUMENTS (США) перших інтегральних мікросхем випущено таку кількість їх типів, що отримати достовірну технічну інформацію про них часто буває дуже важко. Спроби стандартизувати позначення мікросхем у міжнародному масштабі особливим успіхом не увінчалися, хоча, наприклад, європейські виробники намагаються дотримуватися принципів кодування найменувань мікросхем міжнародною організацією PRO ELECTRON (ASSOCIATION INTERNATIONAL PRO ELECTRON) [1]. На практиці у більшості моделей відео- та аудіотехніки, що продається у нас (і не тільки), домінують мікросхеми азіатського, в основному японського походження. Причому йдеться не лише про власне японську апаратуру, а й про багато видів продукції фірм Європи та США, в яких частка японських мікросхем дуже значна. На жаль, автору невідомі принципи кодування мікросхем, ухвалені в Японії. Імовірно, вони визначаються японською Асоціацією промислової електроніки EIAJ (ELECTRONIC AND MECHANICAL INDUSTRIAL ASSOCIATION OF JAPAN), але з європейською системою вони не узгоджуються. Тому надалі найменування мікросхем будуть дані за відомостями, отриманими автором з практики роботи з конкретною апаратурою (по маркуванню) та з принципових схем. В даний час важко визначити країну-виробника мікросхем, їх виробництво провідними фірмами налагоджено далеко за межами своїх країн. Що стосується ІЧ, то автору зустрічалися японські мікросхеми, випущені в Малайзії, Сінгапурі, на Філіппінах, Тайвані, Кореї та інших країнах. Можна припустити, що кількість країн-виробників японських мікросхем значно більша, оскільки лише на деяких є відповідне маркування. Найбільш широко поширені ІЧ для побутової відео- та аудіотехніки, що випускаються фірмами ROHM, TOSHIBA, SANYO, MATSUSHITA, JRC, MITSUBISHI, NEC (Японія), MOTOROLA (США), SGS - THOMSON (Франція) та ін. Вужче спеціалізовані ІЧ випускають багато інших фірм. Існує досить багато повністю або частково взаємозамінних ІЧ, що випускаються різними фірмами та мають різне маркування на корпусах. Інформація щодо підбору аналогів при ремонті радіоапаратури в таких випадках може бути дуже корисною. Наприклад, рідко зустрічається у продажу мікросхему з маркуванням 4066 в корпусі для поверхневого монтажу (повне найменування - MN4066BS фірми MATSUSHITA) можна замінити функціональним аналогом з інших мікросхем: BU4066B, BU4066BC (RHOM), TCPD HCF4066BE (SGSTHOMSON), MC4066BCP (MOTOROLA), CD4066BE, LC14066B та ін. у стандартному корпусі (4066 висновків), а в багатьох випадках і вітчизняними К4066КТ14, 561КТ3, КР564КТ3. Параметри, цоколівки, схеми включення вітчизняних ІЧ (мультиплексорів) неважко знайти у літературі [1561]. Крім чотириканального комутатора-аналогу К561КТ3, у зарубіжній апаратурі застосовують і інші, що мають вітчизняні функціональні аналоги в серіях К176, К561, 564, КР1561. Повні аналоги, виконані в однакових корпусах і мають ідентичні електричні характеристики, підібрати суттєво важче, оскільки оригінальна довідкова література із зарубіжних мікросхем у нас поки що важко доступна. Однак, з точки зору ремонтної практики, не відіграє великої ролі, наприклад, різниця у швидкодії чи значення ємностей між висновками і навіть інший тип корпусу. Важливим є конкретний результат - відновлення працездатності апаратури доступними (і недорогими) засобами. Нижче перераховані відомі автору функціональні аналоги вітчизняних ІЧ серій К176, К561, 564, КР1561, що відповідають зарубіжним: ТС4016В, ТС4016BP, CD4016BE, CD4016BF - К176КТ1; MN4051B, CD4051BF, MC14051BF, HD14051BP, HEF14051BP, SCL4051BE - К561КП2, 564КП2, КР1561КП2; M4052BP, MC14052BCP, TC4052BP, CD4052BE, HCF4052BE - К561КП1, 564КП1, КР1561КП1; MC14512AP, CD4512BE - КР1561КП3; MC14519BF, MC14519BP, CD4519BE - КР1561КП4. Дуже широко в побутовій відео та аудіотехніці застосовують будований двоканальний ІЧ з роздільним керуванням, що не має вітчизняних аналогів, з різним, залежно від фірми виробника, маркуванням: BU4053, TC4053BP, CD4053AE, CD4053BF, HEF4053BP14053, HD14053 14053BCN, SCL4053BE та ін. Використовуючи його, зручно, наприклад, організувати підключення двох стереозвукових відеомагнітофонів до УМЗЧ та телевізора (входи лівого, правого каналів та відеовходи). Цоколівка та структурна схема такого комутатора показані на рис. 4053 (позначення висновків відповідають прийнятим фірмою MITSUBISHI). Управління ключами А, В, С відбувається незалежно входами SA, SB, SC. Положення Н ключів відповідає рівень 1 на вході управління, положенню L - рівень 1. Напруга рівня 0 на входах управління має бути не менше 1% від напруги живлення VDD, а рівня 70 - не більше 0%. При подачі рівня 30 на вхід управління Е всі ключі розімкнуті незалежно від значення напруги на входах SA, SB, SC. При однополярному живленні висновок VEE з'єднують із загальним дротом VCS.
Напруга живлення VDD комутатора може бути в межах 3...15 В. Від його значення залежать опір відкритого ключа, швидкодія, вхідні та вихідні ємності. Чим більша ця напруга, тим краще параметри ключів. Опір відкритого ключа від значення 500 Ом і більше при напрузі живлення 5 В зменшується до 100 Ом і менше при 15 В. Швидкодія ключів зростає практично пропорційно до напруги живлення, залежить від параметрів (опору та ємності) навантаження і орієнтовно дорівнює 50 нс при напрузі живлення 15 У (під швидкодією розуміється час затримки включення/вимикання ключа з подачі управляючого сигналу). Значення вхідних та вихідних ємностей також мінімальні при напрузі живлення 15 В і дорівнюють 15...30 пФ. Конкретні значення параметрів ІЧ визначаються також варіантами виконання (мають різні літерні індекси: АЕ, ВЕ, BF, BP, BCP, BCN та ін) у різних фірм-виробників. При необхідності комутації різнополярних сигналів на виведення VEE подають напругу живлення в межах 0...-12 В. Необхідно лише пам'ятати, що максимальна напруга між висновками VDD і VEE не повинна перевищувати 15 (сумарно за абсолютним значенням). Від значень напруг живлення залежить і максимальний розмах сигналів, що передаються, які не повинні "наближатися" більш ніж на 0,2 В до напруг на висновках VDD і VEE. Особливості застосування ІЧ розглянемо з прикладу поширеного телевізора FUNAI-TV-2100AMK10HYPER, фрагмент принципової схеми якого представлений на рис. 2. У цій моделі передбачено стереозвуковий режим під час роботи через зовнішні входи, розташовані як на передній, так і на задній панелях. Опір входів 100 ком визначаються резисторами R729, R730. Звукові сигнали лівого та правого каналів через конденсатори С703, С704 надходять на висновки 5 та 2 мікросхеми IC701. Оскільки використано однополярне живлення мікросхеми напругою +8, обов'язковою умовою неспотвореної передачі звукових сигналів слід вказати наявність на входах деякого постійного напруги. У нашому випадку з дільниками R710R711 та R713R714 на входи мікросхеми подано напругу +4 В. Для захисту входів від перенапруги встановлені стабілітрони D704, D706 на напругу 8,2 Ст.
У разі прийому ефірних телепередач звуковий сигнал з мікросхеми радіоканалу М52340S фірми MITSUBISHI (IC301, на її виведенні 46 є напруга +2,6) приходить одночасно на висновки 1 і 3 мікросхеми IC701. Вихідні сигнали з висновків 15 і 4 комутатора через електронний регулятор гучності мікросхемі IC801 (UPC1406HA) проходять на інтегральний стереопідсилювач ЗЧ LA4261. Трохи незвично виконані вузли проходження відеосигналу. З зовнішніх відеовходів через антиперешкодовий фільтр L702C713 він надходить на емітерний повторювач транзисторі Q701 з високим вхідним опором. При цьому розмах ПЦТВ на вході замість стандартного значення 1 В виявляється рівним 1,8...2 В. Далі відеосигнал через виведення 12 мікросхеми IC701, який замкнутий з виведенням 14 (ключ А в режимі "Відео"), проходить ще два емітерних повторювача на транзисторах Q703, Q702. В результаті розмах сигналу на відеовиході при його навантаженні на відеовхід опором 75 Ом виявляється рівним стандартному значенню 1 В. Недоліком такого включення слід вказати на відсутність узгодження по відеовходу, внаслідок чого при великій довжині сполучного кабелю можливий завал високочастотних складових ПЦТВ, тобто деяке зниження чіткості і навіть колірної насиченості у системі ПАЛ. У режимі перегляду телепередач (інше положення ключа А) сигнал з відеодетектора блоку радіоканалу (виведення 52 мікросхеми IC301) через фільтри режектори СF31, CF32, дільник R722R723 приходить на висновок 13 мікросхеми IC701. Далі відеосигнал через емітерний повторювач на транзисторі Q703 розгалужується на два напрями: відеовихід, що описано, і через дільник R732R705 на вхід каналів яскравості і кольоровості мікросхеми IC301 (висновок 36). Всі ключі комутатора IC701 керують одночасно подачею рівня 0 або 1 (+8 В) з інвертора на транзисторі Q706, який комутується мікропроцесором IC101 (М37220M). На його виведенні 5 рівню 1 (+5) відповідає режим роботи з відеовходу, а рівню 0 - режим перегляду телепередач. Інтегральні комутатори (ІЧ) нині не дефіцитні, і ціни на них цілком доступні. Тому проблеми їх застосування переважно виникають лише за необхідності заміни мікросхем в мініатюрних корпусах для поверхневого монтажу. Їх широко використовують у відеокамерах та сучасних моделях відеомагнітофонів різних фірм. Для цих випадків найбільше підходять вітчизняні мікросхеми серії 564 у корпусах з планарними висновками. Будовані комутатори TС4053 та інші, хоч і не мають повних вітчизняних аналогів, цілком можуть бути замінені, наприклад, двома мікросхемами КР590КН4, кожна з яких містить здвоєні ключі з незалежним управлінням. На ІЧ можна зібрати і різні радіоаматорські пристрої. Наприклад, в [3] описано їх використання в генераторі напруги, що лінійно змінюється, і в пристрої вибірки-зберігання для перетворювача числа рядків систем авторегулювання відеомагнітофонів. Як ще один приклад розглянемо застосування ІЧ у пристрої відновлення постійної складової телевізійного сигналу. Відомо, що відеосигнал містить постійну складову, значення якої залежить від змісту зображення та змінюється із частотою 0...3 Гц. Через наявність розділових конденсаторів в апаратурі формування відеосигналів вона зазвичай втрачається. У потрібних точках тракту її штучно відновлюють. Однією з таких точок слід назвати вхід телевізійного модулятора, який переносить ПЦТВ в область високих частот. Як впливає постійна складова телевізійного відеосигналу якість модуляції, ескізно ілюструє рис. 3.
Модуляторами для малопотужних формувачів телевізійних радіосигналів часто є пристрої, опір яких струмам високої частоти залежить від значення напруги на вході, що управляє. Типова модуляційна характеристика такого пристрою показано на рис. 3,а. Для неспотвореної передачі сигналів зображення модулююча напруга не повинна виходити за межі лінійної ділянки характеристики. При цьому огинаюча радіосигналу (ВЧ заповнення не намальовано) матиме вигляд, зображений на рис. 3,б. Відповідно до ГОСТ 18471-83, ГОСТ 21879-76, що визначає параметри трактів і сигналів телевізійного мовлення, рівні радіосигналу зображення повинні бути наступні: 1) відповідний синхроімпульс (максимальний рівень несучої) - 100%; 2) відповідний рівню гасіння – 75+2,5 %; 3) відповідний рівню білого – 155+2 %; 4) мінімальний (залишок немодульованої несучої) - 75+2%. Ці вимоги досить жорсткі, і витримати їх при тривалій роботі апаратури в різних зовнішніх умовах непросто. Про гостроту проблеми свідчить досвід багатьох малобюджетних регіональних і місцевих телекомпаній, якість сигналів яких далеко не завжди відповідає вимогам стандартів (коли немає грошей на контрольно-вимірювальне обладнання, важко говорити про якість мовлення). Рівень постійної складової реального сигналу зображення змінюється досить широких межах. Без постійної складової він відтворюватиметься на екрані кінескопа зі спотвореннями яскравості фону та перепадів яскравості між великими деталями (замість білих деталей будуть сірі тощо). Для їх усунення застосовують спеціальні пристрої-відновники постійної складової (ВПС) або, по-іншому, фіксатори рівня (CLAMPING). ВВС бувають двох типів - некеровані (із застосуванням пікового діодного детектора) та керовані (з використанням генератора імпульсів фіксації). Некеровані фіксатори рівня мають меншу точність відновлення постійної складової і, найголовніше, низьку температурну і довготривалу стабільність, тобто при зміні температури і старіння робоча точка (у нашому випадку модулятора) переміщається за модуляційною характеристикою (рис. 3,а). При дрейфі робочої точки праворуч синхроімпульси телевізійного сигналу потрапляють на верхню нелінійну ділянку характеристики. В результаті в радіосигналі синхроімпульси "сплющуються", що призводить в приймачі до зриву синхронізації, особливо кадрової (смикування зображення по вертикалі). У разі дрейфу робочої точки вліво рівень білого в сигналі виявляється на нижній нелінійній ділянці характеристики, а на зображенні з'являється "негатив" та кольорові ореоли навколо об'єктів. В обох випадках до того ж різко збільшується рівень позасмугових випромінювань та комбінаційних перешкод. У керованих ВВС зазначені недоліки відсутні, але вони значно складніші. Області застосування керованих ВВС: багатоканальні формувачі телевізійних сигналів, генератори випробувальних сигналів високої точності, формувачі стандартних телевізійних сигналів, що працюють при великих змінах температури навколишнього середовища, тощо. І взагалі, при необхідності отримання високоякісного стабільного зображення при стикуванні відеоапаратури дуже корисним. Розроблений автором фіксатор рівня не містить дефіцитних елементів та може бути повторений радіоаматорами середньої кваліфікації. Його важлива схема зображена на рис. 4, а осцилограми у характерних точках - на рис. 5. Основу ВВС становить інтегральний комутатор DA2, керований генератором імпульсів фіксації на мікросхемах DA3, DD1.
ПЦТВ, що приходить на відеовхід, надходить через конденсатор С6 на формувач малих синхронізуючих імпульсів на мікросхемі DA3, що являє собою спрощений варіант субмодуля синхронізації телевізорів 3УСЦТ. Позитивні імпульси (рис. 5, осц. 2) з виведення цієї мікросхеми впливають на одновібратор тимчасової затримки на тригері DD3, що запускається фронтом кожного імпульсу. На тригері DD1.1 зібрано власне генератор фіксуючих імпульсів, що запускається спадами імпульсів генератора затримки (рис. 1.2, осц. 5 та 3). Імпульси фіксації (рис. 4, осц. 5) за часом розташовані на задньому майданчику малих імпульсів гасіння.
Одночасно ПЦТВ через ФНЧ R2C1L1C2R3, службовець для обмеження спектра сигналу, одержуваного на виході ВЧ модулятора, через емітерний повторювач на транзисторі VT1, конденсатор, що запам'ятовує С5 і ОУ DA1 проходить на вихід ВВС для подальшої подачі на модулятор або на інші необхідні. Напруга фіксації (рис. 5, осц. 5) залежить від положення двигуна підстроювального резистора R15. У моменти появи фіксуючих імпульсів комутатор на мікросхемі DA2 відкривається і конденсатор, що запам'ятовує, С5 швидко заряджається до напруги, приблизно рівного напрузі на движку резистора R15. Після закінчення фіксуючого імпульсу, тобто під час активної частини кожного рядка, постійна напруга на правій (за схемою) обкладці конденсатора С5 зберігається практично незмінним, так як вхідний опір ОУ DA1 і вихідний опір закритого ключа комутатора DA2 дуже велике (одиниці мегаом) . Отже, напруга фіксації виявляється незалежною від змісту зображення сигналу, що передається, і високостабільним (визначається параметрами стабілітрона VD2). Його в досить широких межах можна змінювати підстроювальним резистором R15, тобто забезпечити можливість роботи модулятора тільки на лінійній ділянці модуляційної характеристики. У фіксаторі рівня оксидні конденсатори - К50-35 та ін, інші - керамічні будь-яких типів, змінні резистори - СП4-1а та ін, герметизовані, постійні - ОМЛТ-0,125, дроселі - ДМ-0,1. Пристрій повинен живитись від високостабільного джерела з малими пульсаціями. Друковану плату пристрою розміщують в корпусі, що екранує, і відокремлюють від ВЧ вузлів модулятора екрануючими перегородками. Ланцюг R10C21R11 служить для усунення впливу вихідного опору відкритого ключа комутатора DA2 на рівень піднесучої кольоровості, що передається під час задніх майданчиків малих гасящих імпульсів при роботі в системі SECAM, а також для обмеження спектра радіосигналу модулятора. Резистор R7 включений усунення можливого самозбудження ОУ DA1. Дільник R12R13 (він може бути відсутнім) необхідний для модуляторів з низьким необхідним значенням напруги фіксації (нижче 2 В). Орієнтовний опір резистора R12 - 1...2 кОм. Резистор R13 підбирають для конкретного варіанту пристрою, який навантажений фіксатор. Що стосується побудови самого модулятора, то можна скористатися, наприклад, доопрацьованим варіантом, використаним у приймальному пристрої відеомагнітофона "Електроніка-ВМ12", описаному в [4]. Доробка зводиться до видалення діода VD3 і замикання конденсатора С24 (рис. 3, б [4]). Для налаштування ВПС потрібні універсальний осцилограф із режимом зовнішньої синхронізації та генератор телевізійних випробувальних сигналів. Форму високочастотних радіосигналів контролюють або широкосмуговим осцилографом (С1-75 С1-108), або, використовуючи блок радіоканалу контрольного телевізора, налаштованого на необхідну частоту, універсальним осцилографом, який підключають до виходу відеодетектора телевізора. У першу чергу встановлюють період проходження імпульсів на виведенні 3 мікросхеми DA3 (див. рис. 4) рівним 64+0,5 мкс. У цьому сигнал на вхід не подають. Потім, подавши на вхід ПЦТВ, вимірюють тривалість імпульсів на висновках 1 та 13 мікросхеми DD1. При відхилення від значень, показаних на рис. 5, підбирають резистори R20 та R21. Далі, підключивши до виходу ВЧ модулятора контрольний телевізор або широкосмуговий осцилограф, підлаштовують резистори R15 і R3 так, щоб співвідношення рівнів промодульованого радіосигналу відповідало градаціям сигналу яскравості вхідного ПЦТВ (зручніше це робити з сигналом "Градації сірого") . 3 Не менш широко зарубіжні фірми використовують ІЧ із вбудованими підсилювачами. Їх характерно застосування однополярного джерела живлення, безпосереднього управління рівнями ТТЛ чи КМОП і невелика кількість навісних елементів. Як приклад можна перерахувати мікросхеми: LA7026 (фірми SANYO) - здвоєний аудіо-відео-ІК, LA7016 (SANYO) - відео-ІК, NJM2234L (JRC) - двоканальний аудіо-ІК, BA7604N (ROHM) - FP52065 ) - будований двоканальний широкосмуговий та ін. література
Автор: Ю.Петропавловський, м.Таганрог
Машина для проріджування квітів у садах
02.05.2024 Удосконалений мікроскоп інфрачервоного діапазону
02.05.2024 Пастка для комах
01.05.2024
▪ Електродвигун BMW 5-го покоління без рідкісноземельних магнітів ▪ Оптимальний час для пробіжки ▪ Портативний акумулятор Asus ZenPower Max ▪ Забруднення повітря та апендицит
▪ Розділ сайту Альтернативні джерела енергії. Добірка статей ▪ стаття Джеральд Даррелл. Знамениті афоризми ▪ стаття На якій релігійній споруді можна побачити скульптуру Дарта Вейдера? Детальна відповідь ▪ стаття Параплан для початківців. Особистий транспорт ▪ стаття Простий комутатор запалювання. Енциклопедія радіоелектроніки та електротехніки ▪ стаття Зелене полум'я. Хімічний досвід
Коментарі до статті: Лев Дякую, мені сподобалося [up] Водолій Розжежено! Дякую! [up]
Головна сторінка | Бібліотека | Статті | Карта сайту | Відгуки про сайт
www.diagram.com.ua |
Дивіться інші статті розділу 
Останні новини науки та техніки, новинки електроніки:
All languages of this page