Kostenlose technische Bibliothek ENZYKLOPÄDIE DER FUNKELEKTRONIK UND ELEKTROTECHNIK K174XA42 – Single-Chip-FM-Radioempfänger. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Radioempfang Die Mikroschaltungen K174XA42A und K174XA42B sind für den Betrieb in wirtschaftlichen Rundfunk- und Kommunikationsempfängern frequenzmodulierter Signale ausgelegt. Die Mikroschaltungen enthalten alle Funktionseinheiten eines Superheterodyn-FM-Empfängers (vom Antenneneingang bis zum NF-Ausgang) und benötigen für ihre Implementierung ein Minimum an Anbauten: einen resonanten LC-Kreis, mehrere Kondensatoren und einen Widerstand. Die Einstellung eines solchen Empfängers läuft auf die Einstellung der lokalen Oszillatorschaltung hinaus - die Einstellung der Reichweitengrenzen. Möglich wurde dies durch die niedrige Zwischenfrequenz von 70 kHz, die die Verwendung von nicht abstimmbaren RC-Filtern zur Signalauswahl ermöglicht und auf die kritischen Bandpass-Resonanz-LC-Filter verzichtet. Große Werte des Eingangssignalhubs - 50 und 75 kHz - bei niedriger ZF führen zu einer Verzerrung des NF-Signals. Um sie zu eliminieren, wurde ein Frequenzrückkopplungssystem verwendet, das den Hub um den Faktor fünf reduziert ("komprimiert") - bis zu 10 bzw. 15 kHz. Die Mikroschaltung ist mit einem hocheffizienten Rauschunterdrückungskorrelationssystem (noiseless tuning - BSN) ausgestattet. Es unterdrückt das Audiosignal bei ungenauer Abstimmung, Beinahe-Rauscheingang und bei Abstimmung auf einen Bildkanal. Das K174XA42A-Gerät ist für den Betrieb in Kommunikationsfunkempfängern ausgelegt. und K174XA42B - in Rundfunkempfängern für den Hausgebrauch. Der K174XA42-Mikroschaltkreis kann auch in den Funkpfaden von Fernsehgeräten, in Telefonen mit Funkkanal, in persönlichen und geschäftlichen Funkkommunikationssystemen, Paging-Geräten, Sicherheitsgeräten und Fernsteuerungsgeräten verwendet werden. Die geringe Anzahl erforderlicher externer Elemente, die einfache Einrichtung und die niedrigen Kosten machen es sehr attraktiv für eine weit verbreitete Verwendung in Amateurfunkdesigns. Diese Mikroschaltung wird in einem Kunststoffgehäuse in zwei Versionen hergestellt: K174XA42A – in einem achtzehnpoligen Gehäuse 2104.18-4 (238.18-3) und K174XA42B – in einem sechzehnpoligen Gehäuse 2103.16-9 (238.16-2). Gehäusezeichnungen sind in Abb. dargestellt. 1. Das Gewicht des Geräts überschreitet nicht 2,5 g. Ein vollständiges Analogon des K174XA42A ist die Mikroschaltung TDA7000; K174ХА42Б und TDA7010 unterscheiden sich lediglich in der Gehäuseart.
Typische Schaltungen zum Einschalten der Mikroschaltungen K142XA42A und K174XA42B sind in Abb. 2 dargestellt. 174a bzw. b. Pinbelegung K42XA1A: Pin. 2 - Anschluss des Filterkondensators des Korrelators; Stift. 3 - NF-Verstärkerausgang (offener Kollektor); Stift. 4 - Anschluss des Rauschgeneratorkondensators; Stift. 5 - Anschluss des OS-Schleifenfilterkondensators nach Frequenz; Stift. 6 - positive Ausgangsleistung; Stift. 7 - Anschluss der LC-Schaltung des Lokaloszillators; Stift. 12-13,14 - Anschluss von ZF-Bandpassfilterkondensatoren; Stift. 15 - Eingang des Hochfrequenzsignalverstärkers; Stift. 1 - Anschluss des Kondensators der Eingangsschaltung des Begrenzungsverstärkers 16; Stift. 17 - allgemeine Schlussfolgerung; negative Ausgangsleistung: Pin. 18 - Anschluss des Kondensators des Phasenschiebers des Frequenzdetektors; Stift. XNUMX-Anschluss des Korrelator-Phasenschieberkondensators.
Der K174XA42B-Chip hat im Vergleich zum K174XA42A keine Pins 3 und 10, weshalb die Nummerierung der Pins in seinem Pinout entsprechend verschoben ist. Grundlegende elektrische Eigenschaften bei Tacr. siehe ° 25±10°C Nennversorgungsspannung, V....4,5
* Diese Parameter wurden unter folgenden Bedingungen gemessen: Versorgungsspannung 4,5 V, HF-Eingangsfrequenz 69 MHz, Frequenzhub -+50 kHz, Grundfrequenz 1 kHz; bei der Messung des AM-Unterdrückungsverhältnisses beträgt die Modulationstiefe 30 %. Maximal zulässige Werte von Parametern Versorgungsspannung, V....2,7...9
Ein vereinfachtes Funktionsdiagramm des K174XA42A-Geräts ist in Abb. 3 dargestellt. XNUMX. Der FM-Empfänger ist nach einem Überlagerungsschema mit einer einzigen Frequenzumsetzung aufgebaut. Das Eingangssignal wird nach der Verstärkung mit dem lokalen Oszillatorsignal gemischt. Aufgrund der relativ niedrigen Zwischenfrequenz (ZF) des am Mischerausgang abgenommenen Signals ist die Amplitude der umsetzungsseitigen Anteile so klein, dass sie am Eingang des Zwischenfrequenzsignalverstärkers praktisch nicht vorhanden sind.
Zur Unterdrückung von Außerbandsignalen ist ein aktives ZF-Filter vierter Ordnung vorgesehen. Das Ausgangssignal des Filterverstärker-Begrenzers 1 normiert die Amplitude. Der Begrenzungsverstärker 1 hat eine große Verstärkung (über 90 dB) und einen großen Dynamikbereich. Das umgewandelte ZF-Signal wird dem Eingang des Frequenzdetektors und gleichzeitig dem Eingang des Korrelators zugeführt. Der Frequenzdetektor ist ein Frequenz-Spannungs-Wandler. Die demodulierte niederfrequente Spannung wird erstens dem zweiten Begrenzungsverstärker und dann dem lokalen Oszillator zugeführt, wodurch die Frequenzrückkopplungsschleife im System geschlossen wird, und zweitens dem Eingang des Schalters des geräuschlosen Abstimmsystems (BSN). und dann zum NF-Vorverstärker- und Empfängerausgang. Das Ausgangssignal des Korrelators wird verwendet, um den Schalter des BSHN-Systems zu steuern, das Störungen zwischen Büros unterdrückt. Zusätzlich zu diesen Knoten enthält die Mikroschaltung einen internen Versorgungsspannungsstabilisator (im Diagramm nicht gezeigt), einen NF-Ausgangsverstärker (im Diagramm als Transistor VT1 gezeigt) und einen im BSHN-System enthaltenen Rauschgenerator. Der Rauschgenerator imitiert UKW-Rauschen und wird beim Umschalten von einem empfangenen Sender auf einen anderen oder bei ungenauer Abstimmung über einen Schalter mit dem Eingang des NF-Vorverstärkers verbunden. Das Rauschsignal zeigt in diesen Fällen die Funktionsfähigkeit des Empfangs-Verstärkungs-Pfades an. Der K174XA42B-Chip steuert den Rauschgenerator nicht. Der Empfänger verwendet Frequenzdemodulation mit Frequenzrückkopplung – das Ausgangs-NF-Signal des Demodulators wird verwendet, um die Frequenz des Lokaloszillators entsprechend gegenphasig zum ZF-Signal zu verschieben. Dadurch wurde eine Verringerung der Frequenzabweichung des ZF-Signals und infolgedessen eine nahezu vollständige Abwesenheit harmonischer Verzerrungen des Ausgangssignals erreicht. Der erforderliche Grad der „Abweichungskomprimierung“ wird erreicht, wenn die Kapazität des Schwingkreises des Lokaloszillators Co = Sk + Cpar + Svar aus der empirischen Beziehung ausgewählt wird: Co = Fo / 2 (Sk – die Kapazität des Schleifenkondensators, Spar – die parasitäre Kapazität des Schaltkreises, Svar – die Kapazität des Varicap – des Abstimmelements, Kapazität überall in Pikofarad; Fo – Abstimmfrequenz des Schaltkreises, in Megahertz). Mit diesem Ausdruck, der für alle Frequenzwerte im VHF-1- und VHF-2-Bereich gilt, können Sie die Parameter der lokalen Oszillatorschaltung bestimmen – die Kapazität des Kondensators und dann die Induktivität der Spule. Das aktive Bandpassfilter der ZF-Mikroschaltung besteht aus drei Abschnitten: einem Hochpassfilter zweiter Ordnung, einem Bandpassfilter erster Ordnung und einem Tiefpassfilter erster Ordnung (siehe ein Fragment der Schaltung in Abb. 4, die Nummerierung der Kondensatoren entspricht Abb. 2, a).
Fettgedruckte Punkte zeigen die Pins der Mikroschaltung an. Die Nennwerte externer Kondensatoren und die Werte der Grenzfrequenz der Links bei einer ZF von 70 kHz werden für die Übertragungsfunktion des Systems nach den bekannten Beziehungen bestimmt [1]: LPF-II-Link: C9 = 3300 pF, C13 = 180 pF, fo = 94 kHz; Link PF-I: C4 = 330 pF, C1 = 3300 pF, fv = 103 kHz, fn = 10,3 kHz; LPF-I-Link: C2 = 150 pF, fo = 88,4 kHz. Das angewandte Schaltungsdesign des Bandpassfilters bietet eine hohe Selektivität, minimalen Stromverbrauch und einen guten Dynamikbereich. Die Amplituden-Frequenz-Charakteristik des Bandpassfilters ist in Abb. 5 dargestellt. XNUMX.
Das BSHN-System wird verwendet, um die Signale von störenden Empfangskanälen zu unterdrücken. Der Betrieb des Systems basiert auf der Korrelation des ZF-Signals und desselben Signals, verzögert und invertiert. Beide Signale werden dem Eingang des Korrelators zugeführt. Wenn das Direktsignal Upf eine Folge von kohärenten Impulsen konstanter Periode ist (wie es beim Empfang eines Rundfunksenders der Fall ist), dann sollte die Signalverzögerung U'f gleich der Wiederholungsperiode sein. Ein solches Signal wird durch Invertieren des direkten Signals erhalten. Das Signal wird invertiert und durch einen Phasenfilter verzögert (in dem Diagramm in Fig. 3 nicht gezeigt). Bei Feinabstimmung auf den Sender sind die Formen beider Signale identisch und weisen einen hohen Grad an Korrelation auf (Abb. 6a). Beim Verstimmen verschiebt sich die Phase des Signals u'pch gegenüber der Geraden (Abb. 6,6) - die Korrelation ist gering. Als Ergebnis von Störungen oder Rauschen treten signifikante Änderungen in der Periode und Form des Signals U'pch auf (Fig. 6, c); in diesen Fällen besteht praktisch keine Korrelation.
Basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs dieser Signale erzeugt der Korrelator ein Schaltsteuersignal, das den NF-Verstärker bei hoher Korrelation oder den Rauschgenerator bei niedriger Korrelation sanft einschaltet. Dadurch wird der Durchgang verschiedener Klicks, Rauschen und rauer Geräusche zum Empfängerausgang eliminiert. Die für den Betrieb des Frequenzdemodulators und Korrelators erforderliche Referenzspannung wird durch interne aktive Phasenschieber gebildet, die auf Operationsverstärkern mit Verstärkung eins basieren. Der Phasenschieber (Phasenfilter) sorgt für eine Signalphasenverschiebung um p/2 bei der Frequenz fpch = K/ Sph, wobei Sph der mit dem Pin verbundene Kapazitätskondensator ist. 17 Mikroschaltungen (siehe Abb. 3). Mit dem in diesem Diagramm angegebenen Widerstandswert der Widerstände R2 und R3 der Mikroschaltung und der Kapazität des Kondensators Cf von 330 pF (C7 in Abb. 2a) beträgt fp = 70 kHz. Die Eingangs- und Ausgangssignale Uppch und U'pch behalten bei jeder Frequenz die gleiche Spannung. Im Korrelator ein interner Phasenschieber mit einem externen Kondensator, der mit dem Pin verbunden ist. 18, verschieben Sie die Phase um weitere n/2. Somit beträgt die Gesamtphasenverschiebung der Signale 180°. Nachdem eines der Signale invertiert wurde, werden sie verglichen. Das BSHN-Korrelationssystem mit Frequenzrückkopplung stellt letztendlich einen einzelnen Empfangskanal und eine Feinabstimmung auf eine Station bereit. Das Ausgangssignal des Korrelators (von Pin 1) kann zur Steuerung der Abstimmanzeige verwendet werden. Der Kondensator C16 (siehe Fig. 2a) bestimmt die Zeitkonstante des stillen Abstimmsystems. Der Filter R1C12 stellt die Zeitkonstante der NF-Vorverzerrungskorrekturschaltung ein. Der in den NF-Pfad eintretende Rauschpegel hängt von der Kapazität des Kondensators C11 ab; Je größer die Kapazität, desto lauter das Rauschen. Wenn es notwendig ist, eine absolut geräuschlose Abstimmung zu gewährleisten, wird dieser Kondensator nicht angeschlossen. Der Kondensator C10 ist frequenzmäßig Teil des OS-Schleifenfilters. Er entfernt die ZF-Störsignale am Ausgang des Frequenzdetektors und bestimmt die Zeitkonstante der Rückkopplungsschleife; beeinflusst auch die Form der Amplituden-Frequenz-Charakteristik des Pfads. Der Kondensator C15 ist ein Filter im Stromversorgungskreis der Mikroschaltung. Der Kondensator C5 verwandelt den symmetrischen HF-Eingang der Mikroschaltung in einen unsymmetrischen. Bei der Installation des Kondensators C5 ist es notwendig, seine Leitungen so weit wie möglich zu kürzen und Maßnahmen zu ergreifen, um die induktive und kapazitive Kopplung mit der Lokaloszillatorschaltung zu reduzieren. Der Kondensator C6 ist ein Filterkondensator im lokalen Rückkopplungskreis des Verstärker-Begrenzers 1, und C7 und C8 sind Phasenverschiebungskondensatoren der Phasenfilter des Frequenzdetektors bzw. des Korrelators. Reis. Abbildung 7 zeigt die Abhängigkeit der NF-Ausgangsspannung Uext von der Versorgungsspannung Upat bei festen Werten der Frequenz des Eingangs-HF-Signals fin, Abweichung und Modulationsfrequenz Fm und der nominalen Eingangsspannung des HF-Signals Uin.
Auf Abb. 8 zeigt die Abhängigkeiten der Ausgangsspannung des NF, in fig. 9 - Signal-Rausch-Verhältnisse und in Abb. 10 - Oberwellenkoeffizient aus der Spannung des HF-Eingangssignals.
Literatur
Autor: P.Polyatykin, Moskau; Veröffentlichung: N. Bolschakow, rf.atnn.ru Siehe andere Artikel Abschnitt Radioempfang. Lesen und Schreiben nützlich Kommentare zu diesem Artikel. Neueste Nachrichten aus Wissenschaft und Technik, neue Elektronik: Luftfalle für Insekten
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