К174ХА42-Однокристальний ЧС ТЮНЕР


Мікросхеми К174ХА42А і К174ХА42Б призначені для роботи в економічних радіомовних і зв'язкових приймачах частотно-модульованих сигналів. Мікросхеми містять усі функціональні вузли супергетеродинні ЧС приймача (від антенного входу до виходу ЗЧ) і вимагають для його реалізації мінімум навісних елементів: резонансний LC-контур, кілька конденсаторів і один резистор.

Регулювання такого приймача зводиться до налаштування контуру гетеродина – установці кордонів діапазону. Це стало можливим завдяки низькій проміжній частоті – 70 кГц, що дозволяє використовувати для селекції сигналу ненастраіваемие RC-фільтри, відмовившись від критичних смугових резонансних LC-фільтрів.

Великі значення девіації вхідного сигналу – 50 і 75 кГц – при низькій ПЧ приводять до появи спотворень сигналу ЗЧ. Для їх усунення використана система зворотного зв'язку по частоті, яка зменшує ("Стискає") девіацій в п'ять разів – до 10 і 15 кГц відповідно. Мікросхема оснащена високоефективної кореляційної системою придушення шуму (безшумної настройки – БШН). Вона пригнічує звуковий сигнал при неточною налаштування, вхідному сигналі з рівнем, близьким до рівня шуму, і при налаштуванні на дзеркальний канал.

Прилад К174ХА42А розрахований для роботи в зв'язкових радіоприймальних пристроях. а К174ХА42Б – в радіомовних приймачах побутового призначення. Мікросхема К174ХА42 може також знайти застосування і в радіотракту телевізійної апаратури, в телефонах з радіоканалом, в системах особистої та службової радіозв'язку, пристроях пошукового виклику, охоронних пристроях, в апаратурі телекерування. Невелике число необхідних зовнішніх елементів, простота настройки і низька вартість роблять її вельми привабливою для широкого використання в радіоаматорських конструкціях.

Випускають цю мікросхему в пластмасовому корпусі двох варіантів: К174ХА42А – у восемнадцатівиводном корпусі 2104.18-4 (238.18-3), а К174ХА42Б-в шестнадцатівиводном 2103.16-9 (238.16-2). Креслення корпусів показані на рис. 1. Маса приладу не перевищує 2,5 г. Повний аналог К174ХА42А – мікросхема TDA7000; К174ХА42Б і TDA7010 відрізняються лише типом корпусу.

рис. 1
рис. 1

Типові схеми включення мікросхем К142ХА42А і К174ХА42Б представлені на рис. 2, а і б відповідно. Цоколь-ка К174ХА42А: вив. 1 – підключення конденсатора фільтра корелятор; вив. 2 – вихід підсилювача ЗЧ (з відкритим колектором); вив. 3 – підключення конденсатора генератора шуму; вив. 4 – підключення конденсатора фільтра петлі ОС по частоті; вив. 5 – плюсовій висновок харчування; вив. 6 – підключення LC-контура гетеродина; вив. 7-12 – підключення конденсаторів смугового фільтра ПЧ; вив. 13,14 – вхід підсилювача сигналу радіочастоти; вив. 15 – підключення конденсатора вхідний ланцюга підсилювача-обмежувача 1; вив. 16 – загальний висновок; мінусовий висновок харчування: вив. 17 – підключення конденсатора фазовращателя частотного детектора; вив. 18-підключення конденсатора фазовращателя корелятор.

рис. 2
рис. 2

У мікросхеми К174ХА42Б в порівнянні з К174ХА42А відсутні виводи 3 і 10, через що нумерація висновків у її цокольовка відповідно зрушена.

Основні електріческіехарактерістікі при Токр. СР ° 25 ± 10 ° С
Номінальна напруги живлення, В …. 4,5
Споживаний струм, мА, не більше ……… 8
Частота вхідного ВЧ сигналу, МГц. . . 1,5 … 150
Чутливість (вхідна напруга обмеження за рівнем -3 дБ), мкВ …………………. 6
Вихідна напруга ЗЧ, мВ ……….. 100
Коефіцієнт нелінійних спотворень,%, не більше ……………. 0,5
Опір навантажувального резистора в ланцюзі відкритого колектора підсилювача 34, кОм, не більше, при напрузі живлення
4,5 В. ……………………… 22
9 В ……………………….. 47
Відношення сигнал / шум *, дБ, не менше …. 50
Коефіцієнт придушення складової AM *, дБ, не менш …………. 50

* Значення цих параметрів виміряні при наступних умовах: напруга живлення 4,5 В, вхідна частота РЧ сигналу 69 Мгц, девіація частоти – +50 кГц, модулюється частота 1 кГц; при вимірюванні коефіцієнта придушення AM глибина модуляції дорівнює 30%.

Гранично допустимі значення параметрів

Напруга живлення, В ………… .2,7 … 9 <br> Найбільша вхідна напруга РЧ, мВ ……………….. 200
Робочий температурний інтервал, С …………….. -10 … +55

Спрощена функціональна схема приладу К174ХА42А зображена на рис. 3. ЧС приймач побудований за супергетеродинні схемою з однократним перетворенням частоти. Вхідний сигнал після підсилення змішується з сигналом гетеродина. Завдяки відносно низькій проміжній частоті (ПЧ) сигналу, що знімається з виходу змішувача, амплітуда побічних складових перетворення настільки мала, що вони практично відсутні на вході підсилювача сигналу проміжної частоти.

рис. 3
рис. 3

Для придушення внеполосних сигналів передбачений активний смуговий фільтр ПЧ четвертого порядку. Вихідний сигнал фільтра підсилювач-обмежувач 1 нормує по амплітуді. Підсилювач-обмежувач 1 має великі коефіцієнт посилення (більше 90 дБ) і динамічний діапазон. Перетворений сигнал ПЧ надходить на вхід частотного детектора і одночасно на вхід корелятор.

Частотний детектор представляє собою перетворювач частота-напруга. Демодульованого напруга низької частоти надходить, по-перше, на другий підсилювач-обмежувач і далі на гетеродин, замикаючи в системі петлю зворотного зв'язку по частоті, і, по-друге, на вхід комутатора системи безшумної настройки (БШН) і потім на передпідсилювач ЗЧ і вихід приймача.

Вихідний сигнал корелятор використовують для управління комутатором системи БШН, переважної міжстанційних перешкоди.

Крім зазначених вузлів, мікросхема містить внутрішній стабілізатор напруги живлення (на схемі не показаний), вихідний підсилювач ЗЧ (він зображений на схемі у вигляді транзистора VT1) і генератор шуму, що входить в систему БШН. Генератор шуму імітує ЧС шум і підключається комутатором до входу передпідсилювача ЗЧ при переходах від однієї приймається станції до іншої або при неточною налаштування. Шумовий сигнал в цих випадках свідчить про працездатність приймально-підсилювальний тракту. У мікросхемі К174ХА42Б управління генератором шуму не передбачено.

У приймальнику застосована частотна демодуляція зі зворотним зв'язком по частоті – вихідний ЗЧ сигнал демодулятора використаний для відповідного зміщення частоти гетеродина в протифазі з сигналом ПЧ. Цим досягнуто зменшення девіації частоти сигналу ПЧ і, як наслідок, практично повна відсутність гармонійних спотворень

вихідного сигналу. Необхідна ступінь "стиснення девіації" виходить, якщо ємність коливального контуру гетеродина З = Ск + Cпар + Звари вибрати з емпіричного співвідношення: З = Fo / 2 (Ск – ємність контурного конденсатора, Спар – паразитна ємність контуру, зварю – ємність варикапів – елементу перебудови, ємність скрізь у пікофарад; Fo – частота настройки контуру, в мегагерцах). Цей вираз, застосовне для всіх значень частоти в діапазонах УКХ-1 та УКХ-2, дозволяє визначити параметри контуру гетеродина – ємність конденсатора, а потім індуктивність котушки.

Активний смуговий фільтр ПЧ мікросхеми складається з трьох ланок: ФВЧ другого порядку, смугового фільтра першого порядку і ФНЧ першого порядку (див. фрагмент схеми на рис. 4; нумерація конденсаторів відповідає рис. 2, а).

рис. 4
рис. 4

Жирними крапками позначені висновки мікросхеми. Номінали зовнішніх конденсаторів і значення частоти зрізу ланок при ПЧ 70 кГц визначають для передавальної функції системи з відомих співвідношеннями [1]:

ланка ФНЧ-II: С9 = 3300 ПФ, С13 = 180 ПФ, fo = 94 кГц;

ланка ПФ-I: С4 = 330 ПФ, С1 = 3300 ПФ, fв = 103 кГц, fн = 10,3 кГц;

ланка ФНЧ-I: С2 = 150 ПФ, fo = 88,4 кГц.

Використане схемотехнічне рішення смугового фільтра забезпечує високу вибірковість, мінімальну споживану потужність і хороший динамічний діапазон. Амплітудно-частотна характеристика смугового фільтра зображена на рис. 5.

рис. 5
рис. 5

Для придушення сигналів паразитних каналів прийому служить система БШН. Робота системи заснована на кореляції сигналу ПЧ і того ж сигналу, затриманого і інвертованого. Обидва сигналу підводять до входу корелятор. Якщо прямий сигнал Uпч являє собою послідовність когерентних імпульсів постійного періоду (як це й буває у випадку прийому радіомовної станції), то затримка сигналу U'пч повинна бути рівна періоду проходження. Такий сигнал отримують інвертірованіе прямого сигналу.

Інвертування і затримку сигналу виконує фазовий фільтр (на схемі рис. 3 не показаний). При точного настроювання на станцію форми обох сигналів ідентичні і мають високу ступінь кореляції (рис. 6, а). При розладу фаза сигналу і'пч зміщається щодо прямого (рис. 6,6) – кореляція мала. В результаті дії перешкод або шуму виникають значні зміни періоду і форми сигналу U'пч (рис. 6, в); в цих випадках кореляції практично немає.

рис. 6
рис. 6

За результатами порівняння цих сигналів корелятор виробляє сигнал управління комутатором, плавно що включає підсилювач ЗЧ при високій кореляції або генератор шуму при слабкою. Цим виключається проходження на вихід приймача різних клацань, перешкод і різких звуків.

Зразкове напругу, необхідну для роботи частотного демодулятора і корелятор, формують внутрішні активні фазовращателі, виконані на операційних підсилювачах з одиничним коефіцієнтом посилення, фазовращатель (фазовий фільтр) забезпечує зсув фази сигналу на п / 2 на частоті fпч = К / СФ, де СФ – ємність конденсатора, підключеного до вив. 17 мікросхеми (див. рис. 3). При опорі резисторів R2 і R3 мікросхеми, зазначеному на цій схемі, і ємності конденсатора СФ, рівний 330 ПФ (С7 на рис. 2, а), fпч = 70 кГц. Вхідний і вихідний сигнали Uпч і U'пч залишаються рівними по напрузі при будь-якій частоті.

У корелятор внутрішній фазовращатель із зовнішнім конденсатором, підключеним до вив. 18, зрушують фазу ще на п / 2. Таким чином, загальний зсув фази сигналів буде рівним 180 °. Після інвертування одного з сигналів відбувається їх порівняння.

Кореляційна система БШН зі зворотним зв'язком по частоті в кінцевому рахунку забезпечує єдиний канал прийому і точне налаштування на станцію. Вихідний сигнал корелятор (з виводу 1) може бути використаний для управління індикатором настройки.

Конденсатор С16 (див. рис. 2, а) визначає постійну часу системи безшумної настройки. Фільтр R1C12 задає постійну часу ланцюга корекції предискаженій сигналу ЗЧ. Від ємності конденсатора С11 залежить рівень шуму, що поступає в ЗЧ тракт; чим більше ємність, тим голосніше шум. Якщо необхідно забезпечити абсолютно безшумну налаштування, цей конденсатор не підключали.

Конденсатор С10 входить до складу фільтра петлі ОС по частоті. Він усуває побічні складові сигналу ПЧ на виході частотного детектора і визначає постійну часу ланцюга ОЗ; впливає також на форму амплітудно-частотної характеристики тракту.

Конденсатор С15 – фільтр в ланцюзі живлення мікросхеми. Конденсатор С5 перетворює симетричний РЧ вхід мікросхеми в несиметричний. При монтажі конденсатора С5 необхідно максимально вкоротити його висновки і вжити заходів до зменшення індуктивного та ємнісної зв'язку з контуром гетеродина. Конденсатор С6 – фільтровані в ланцюзі місцевої зворотного зв'язку підсилювача-обмежувача 1, а С7 і С8 – фазосдвігающіе конденсатори фазових фільтрів частотного детектора і корелятор відповідно. Рис. 7 ілюструє залежність вихідної напруги ЗЧ Uвихзч від напруги живлення Uпіт при фіксованих значеннях частоти вхідного РЧ сигналу fвх, девіації і модулюючим частоти Fm і номінальному вхідній напрузі РЧ сигналу Uвх.

Рис. 7
Рис. 7

На рис. 8 показані залежності вихідної напруги ЗЧ, на рис. 9 – відношення сигнал / шум, а на рис. 10 – коефіцієнта гармонік від напруги вхідного сигналу РЧ.

рис. 8
рис. 8

Матеріал підготував П. ПОЛЯТИКІН м. Москва

ЛІТЕРАТУРА

1. F. de Dieuleveult. Recepteur FM. – Radio Plans Electronlque, 1984, Ns 44.

2. Дж. Клеппер, Дж. франка. Системи фазового і частотної автопідстроювання частоти (пров. з англ.) – М.: Енергія, 1977,

3. One-Chip-FM-Radio. -Elector, 1983, т. 14, № 6, с. 6-25.

4. У. Тітце, К. Шенк. Напівпровідникова схемотехніка (пров. сангл.)-М.: Світ, 1982, 512с.

5. D. Kasperkovitz. An inteoraled FM receiver – Microelectron Reliab, 1981, т. 21, N 2, с. 183-189.

(РАДІО 1-97)