Приложение

Интегральные схемы для радиоприёмных устройств

Для работы в экономичных радиовещательных и связных приёмниках частотно-модулированных сигналов предназначены микросхемы К174ХА42А и К174ХА42Б. Микросхемы содержат все функциональные узлы супергетеродинного ЧМ приёмника (от антенного входа до выхода УЗЧ) и требуют для его реализации минимальное число дополнительных навесных элементов. Зарубежные аналоги - микросхема TDA7000 и TDA7010.

Функциональная схема TDA7000 изображена на рис. П.1.

Рис. П.1

ЧМ приёмник построен по супергетеродинной схеме с однократным преобразованием частоты. Низкая промежуточная частота (70 кГц) позволяет использовать для селекции сигнала ненастраиваемые активные RC-фильтры.

Большие значения девиации входного сигнала 50 и 75 кГц при низкой ПЧ приводят к появлению искажений сигнала ЗЧ. Для их устранения использована система обратной связи по частоте (ЧАПЧ), которая уменьшает девиацию в пять раз - до 10 и 15 кГц соответственно. Микросхема оснащена высокоэффективной корреляционной системой подавления шума (бесшумной настройки - БШН). Она подавляет звуковой сигнал при неточной настройке, при входном сигнале с уровнем, близким к уровню шума, и при настройке на зеркальный канал.

Основные электрические характеристики при Т_окр.ср 25±10°С

Номинальное напряжения питания, В ............................................ 4,5

Потребляемый ток, мА, не более .................................................... 8

Частота входного ВЧ сигнала, МГц ............................................... 1,5...150

Чувствительность (входное напряжение

ограничения по уровню −3 дБ), мкВ................................................. 6

Выходное напряжение ЗЧ, мВ ..........................................................100

Коэффициент нелинейных искажений, %, не более …………….. 0,5

Отношение сигнал/шум, дБ, не менее ............................................. 50

Коэффициент подавления составляющей AM, дБ, не менее ......... 50

Для подавления внеполосных сигналов предусмотрен активный полосовой фильтр ПЧ четвертого порядка. Активный полосовой фильтр ПЧ микросхемы состоит из трёх звеньев: ФВЧ второго порядка, полосового фильтра первого порядка и ФНЧ первого порядка.

Усилитель-ограничитель имеет большие коэффициент усиления (более 90 дБ) и динамический диапазон. Преобразованный сигнал ПЧ поступает на вход квадратурного частотного детектора и одновременно на вход коррелятора. Фазовращатель (фазовый фильтр на операционном усилителе) обеспечивает сдвиг фазы сигнала на π/2 на частоте f_пч = 70 кГц.

Демодулированное напряжение низкой частоты поступает, во-первых, на второй усилитель-ограничитель и далее на гетеродин, замыкая в системе петлю обратной связи по частоте, и, во-вторых, на вход коммутатора системы БШН и затем на предусилитель ЗЧ и выход приёмника.

Выходной сигнал коррелятора используют для управления коммутатором системы БШН, подавляющей межстанционные помехи.

Кроме указанных узлов, микросхема содержит внутренний стабилизатор питающего напряжения, выходной усилитель ЗЧ и генератор шума, входящий в систему БШН. Генератор шума имитирует ЧМ шум и подключается коммутатором к входу предусилителя ЗЧ при переходах от одной принимаемой станции к другой или при неточной настройке. Шумовой сигнал в этих случаях свидетельствует о работоспособности приёмно-усилительного тракта. В микросхеме К174ХА42Б управление генератором шума не предусмотрено.

Работа системы БШН основана на корреляции сигнала ПЧ и того же сигнала, задержанного и инвертированного. Оба сигнала подводят к входу коррелятора. Если сигнал U_пч представляет собой последовательность когерентных импульсов постоянного периода (как это и бывает в случае приёма радиовещательной станции), то задержка сигнала ПЧ равна периоду колебания. Инвертирование и задержку сигнала выполняет активный фазовый фильтр. При точной настройке на станцию формы обоих сигналов идентичны и имеют высокую степень корреляции. При расстройке и в результате действия помех или шума возникают значительные изменения периода и формы сигнала, в этих случаях корреляции практически нет. По результату сравнения этих сигналов коррелятор вырабатывает сигнал управления коммутатором, плавно включающим усилитель ЗЧ при высокой корреляции или генератор шума при слабой. Этим исключается прохождение на выход приёмника различных щелчков, помех и резких звуков.

Корреляционная система БШН обеспечивает единственный канал приёма и точную настройку на станцию, подавляя настройку на зеркальный канал. Выходной сигнал коррелятора может быть использован для управления индикатором настройки.

Характерным примером АМ супергетеродинного радиоприёмника может служить ИС К174ХА36. Типовая схема включения для диапазона средних волн представлена на (рис. П.2)

Рис. П.2

ИС TEF6902A представляет собой однокристальный АМ-ЧМ стерео-тюнер для автомобильных приёмников с микропроцессорным управлением, обеспечивающий двойное преобразование частоты (10,7 МГц и 450 кГц) в диапазонах ДВ, СВ и КВ; однократное преобразование частоты (10,7 МГц) в диапазонах УКВ и FM. Типовая схема включения приведена на рис. П.3.

Рис. П.3

Рис. П.4 - Декодер NICAM-728

Вариант реализации декодера стандарта NICAM-728 представлен на рис. П.4.

Компания Frontier Silicon является ведущим поставщиком цифровых и RF интегрированных схем и модулей для мобильных цифровых ТВ и цифровых аудио продуктов. Основанная в 2001 как частная полупроводниковая компания с центральным офисом в Ватфорде (Англия), она имеет свыше 200 служащих с центрами в Кембридже, Дублине, офисами и технических представителями в Гонконге, Китае, Корее и Японии. Их продукция включает аудио процессоры для цифрового радио и решения для мобильного ТВ с поддержкой многочисленных широковещательных стандартов, включая DVB-H, DVB-T, T-DMB и DAB-IP.

Табл. П.1 – Основные платформы компании Frontier Silicon

Концепция компании относительно цифрового радио основана на следующем. Продукты для Eureka-147 состоят из следующих микросхем: тюнер RF, микросхема демодуляции, микросхема памяти и ЦАП звука. Тюнер RF обеспечивает приём в необходимых в соответствии со стандартами частотных полосах. Микросхема демодуляции содержит блоки для демодуляции сигнала, коррекции ошибки и аудиодекодер.

Диапазон платформ цифрового аудио компании обеспечивает все последние аудио технологии с минимальными затратами на материалы и время освоения в современном рынке. Платформы доступны как завершённые проекты для САПР, а также как физические образцы в небольших количествах (полезных для оценки всех необходимых модулей). Они могут быть использованы как есть, модифицированы, или как отправной пункт для ускорения разработки заказных продуктов.

Рис. П.5 – Общая структура приёмника DAB компании Frontier Silicon

Все платформы основаны на широком спектре модулей DAB/DAB+/DMB-Radio/FM (в зависимости от наборов чипов Apollo/Chorus/Kino - рис. П.5) и вместе покрывают широкий спектр типов аудио систем от дешёвых радио DAB и плейеров CD до наиболее сложных, но простых в использовании MP3, сетей и потоковых Internet-систем с цветным графическим интерфейсом пользователя.

Каждый проект платформы включает программное обеспечение и нуждается только в клавиатуре, дисплее, сумке и блоке питания, чтобы сформировать полную высококачественную аудио систему. Аудио усилители могут быть сконфигурированы как стерео или моно.

Модуль Venice 7 FS2027 (рис. П.6) основан на процессоре Kino 3. Электрические характеристики приведены в табл. П.3.

Рис. П.6 – Внешний вид модуля Venice

Основные компоненты модуля показаны на рис. П.7: RF приёмник, процессор Kino 3, flash память, SDRAM и ЦАП. Аппаратные интерфейсы включают последовательные порты (SPI, SCB и UART) для управления CPU. Доступны аналоговый и цифровой (S/PDIF и I2S) выходы.

Рис. П.7 – Структура модуля Venice 7

Табл. П.2 – Состав DAB-модулей компании Frontier Silicon

Табл. П.3 – Электрические характеристика модуля Venice 7

Пример реализации DAB/FM приёмника представлен на рис. П.8-П.10.

Рис. П.8 – DAB-приёмник на основе модуля Venice 7

Рис. П.9 – Внешний вид платы DAB-приёмника на основе модуля Venice 7

Рис. П.10 – Размещение компонентов на плате DAB-приёмника

Рис. П.11 – DRM приёмник фирмы Philips на основе сигнального процессора SAE7741

Структурная схема DRM приёмника с чипами фирмы Philips представлена на рис. П.11.

В 2005 году фирма RadioScape (Великобритания) представила мультисистемный радиоприёмный модуль RS500 (рис. П.12), который обеспечивает приём сигналов систем ЦРВ DAB и DRM, а также систем аналогового радиовещания с частотной и амплитудной модуляцией (ЧМ (FM) и AM, соответственно).

Рис. П.12 – Внешний вид модуля RS500

Этот модуль послужил основой для конструирования и производства ряда моделей мультисистемных радиоприёмников ЦРВ. К таким моделям можно отнести, в частности, экспериментальные радиоприёмники СРЗ Сарапульского радиозавода (рис. П.13…П.14), разработанные в 2011 г.

В радиоприёмном модуле RS500 применена ИС цифрового сигнального процессора (digital signal processor - DSP) TMS320DRM350, которая разработана фирмой Texas Instruments (TI). В DSP TMS320DRM350 выполняются все операции по демодуляции и декодированию сигналов, а также ряд других функций.

Рис. П.13 – Приёмник СРЗ РП-226 DRM

Рис. П.14 – Приёмник СРЗ РП-227 «ОРЛЁНОК»

На современном этапе развития технологии производства интегральных схем, чем сложнее становится аппаратура, тем меньше в ней электронных компонентов. Интерьер современных устройств в большинстве случаев буквально поражает лаконичностью, ведь львиная доля электроники теперь умещается на нескольких сверхбольших чипах. Это стало возможным благодаря появлению микросхем нового поколения типа SOC (System-On-Chip), то есть "система на кристалле".

Технология SOC была создана, чтобы поместить на один кристалл как можно больше электронных компонентов и тем самым снизить количество операций при изготовлении материнских плат. В качестве "первой ласточки" назовём Philips TDA93xx, весьма популярный чип "однокристального телевизора", на основе которого сегодня выпускается половина российских и белорусских ТВ-приёмников. Голландским инженерам удалось разместить в одном корпусе микропроцессор управления с декодером телетекста, весь мультистандартный D/K/B/G/I/L тракт радиоканала (УПЧИ + УПЧЗ), мультисистемный канал цветности PAL/SECAM/NTSC плюс схемы синхронизации кадровой и строчной развертки. Применение этой уникальной СБИС (в оригинале она называется UOC, т.е. Ultimate One Chip conception) позволяет уменьшить число компонентов до 300, причём окончательная настройка телевизора выполняется автоматически на компьютеризированном комплексе.

Руководствуясь принципом “всё на одном чипе” Philips Semiconductors далее разрабатывает семейства ИС TDA120ххH, TDA15500, TDA15600 одночиповых LCD телевизоров (рис. П.15…П.17), которые практически требуют минимальное количество внешних элементов.

Рис. П.15

Рис. П.16

Рис. П.17 - Структура TDA15500

Для декодирования цифровых сигналов спутниковых систем телевизионного вещания стандарта DVB-S может служить ИС L64724 (рис. П.18).

Рис. П.18

Демодуляция сигналов COFDM и выделение цифрового потока MPEG2 может быть осуществлена с помощью MC92314 (рис. П.19).

Рис. П.19