книги / Микроэлектроника. Гибридные интегральные микросхемы
.pdfустройством) и К224ТП1 (коммутирующих сигналов), ИМС К224ПН1 (преобразователь напряжения) и наборы резисто ров на ИМС К224НР1 и К224НР2.
§3.5. Микросхемы для магнитофонов
ивидеомагнитофонов
Применение микросхем в магнитофонах рассмотрим на примере портативного кассетного магнитофона III класса для записи и воспроизведения речевых и музыкальных про грамм. Магнитофон имеет частотный диапазон канала за пись—воспроизведение 60—6300 Гц при неравномерности частотной характеристики не более 6 дБ, относительный уровень шума ниже 42 дБ. Выходная мощность магнитофо на 0,3 В-А при коэффициенте нелинейных искажений 5%. В’ма гнитофоне есть линейный выход,, на котором обеспечи вается напряжение 300 мВ при коэффициенте нелинейных искажений 0,7 %. Питание производится от элементов или сети через стабилизированный выпрямитель напряжением 9=В.
Магнитофон выполнен на ИМС серии К237. Он состоит из универсального усилителя записи и воспроизведения на ИМС ^237УНЗ, оконечного усилителя записи с выпрямите лем для индикатора на ИМС К237ХКЗ, генератора стирания и подмагничивания со стабилизатором напряжения на ИМС К237ГС1. Усилитель НЧ выполнен на ИМС К237УН1 (рис. 3.7, а) по схеме с непосредственными связями и может использоваться совместно с бестрансформаторным усилите лем мощности. ИМС 237УН1 в диапазоне частот 0,06— —10 кГц имеет неравномерность частотной характеристики менее 6 дБ. Усилитель позволяет получить выходную мощ ность более 0,75 Вт при потребляемой мощности до 50 мВт.
Усилитель записи и воспроизведения на ИМС К237УНЗ (рис. 3.7, б) также выполнен по схеме с непосредственными связями. Значительный запас по усилению позволяет вве сти глубокую отрицательную обратную связь и уменьшить нелинейные искажения. Усилитель имеет коэффициент уси ления более 1800 при коэффициенте нелинейных искажений не более 0,7%. В полосе частот 0,06—I кГц неравномер ность частотной характеристики не превышает 3 дБ.
Оконечный усилитель записи и усилитель с выпрямите лем для индикатора уровня записи на ИМС K237XK3 (рис. 3.7, в) имеет коэффициент нелинейных искажений не более 0,6 %. В. схеме предусмотрена возможность коррек-
Рис. 3.7. Схемы усилителей на ИМС К237:
а, б — усилители НЧ К237УН1 и К237УНЗ; в — усилитель ВЧ K237XK3
ции частотной характеристики. Ток потребления не более 4 мА.
Специально для видеомагнитофонов разработана серия К245. Широкий функциональный набор этой серии позволяет реализовать схему видеомагнитофона на ИМС одной серии.
Формирование и усиление сигнала индукционных датчи ков производится на ИМС К245АФ1, выделение, запомина ние сигнала ошибки импульсов специальной фэрмы — на ИМС К245АФ2. Схема задержки импульсов выполнена на ИМС К245БП1 и К245БП2, а выделение и запоминание сиг нала ошибки с задержкой импульсов на ИМС К245ДС1. В качестве усилителя напряжения и делителя используется ИМС К245ПС2. Для видеоусилителя — корректора ЧМ-сиг- нала применяется ИМС К245ПС2, а для усилителя записи и воспроизведения — ИМС К245УЛ1.
ИМС серии К278 дополняют функциональные возмож ности серии К245 и используются в схеме генератора стира ния (К278ГС1), а также в схемах стабилизации напряжения (К278ЕН1 и К278ЕН2). ИМС серии К245 и К278 выпускают в .пластмассовом корпусе 206.14—2 с теплоотводом.
§ 3.6. Микросхемы общего применения
Генераторы. Генераторные ИМС входят в состав серий 219, К224, К237, К245 и др. Кроме того, в состав некоторых серий включены ИМС (219ПС1, 435ХП1, 235ХА6, К228УВ1 и др.), которые благодаря своей универсальности могут быть использованы при создании генераторов.
ИМС 219ГС1 и 219ГС2 предназначены для кварцевых генераторов (с внешним кварцевым резонатором). Первая из них работает на частотах 30—70 МГц, вторая — на часто тах до 30 МГц. На ИМС 219ГСЗ можно выполнить генератор частотно-модулированных колебаний с диапазоном рабо чих частот 13—15 МГц. ИМС К237ГС1 применяют в качестве генераторов таив .стирания и подмагничивания в магнито фонах.
Для создания различных по назначению и параметрам генераторов сигналов специальной формы предназначены ИМС К224ГГ2 (генератор прямоугольных импульсов), К2ГФ451 (генератор строчной развертки), К2ГФ452 (гене ратор кадровой развертки).
Коммутаторы и ключи. Микросхемы коммутаторов и.клю чей включены в состав многих серий (К228, К235, К265, К284, К286, 435).
Коммутатор напряжения и тока на ИМС К284КН1, вы полненной на полевых транзисторах, работает на частоте до 1 МГц. Недостаток ключей — сравнительно большое (250 Ом) сопротивление открытого ключа.
ИМС 435КН1 и 435КН2 рассчитаны на частоту коммута ции до 10 МГц, но имеют более высокое (до 500 Ом) сопро тивление открытого ключа.
На высоких частотах (свыше 15 МГц) устойчиво работает диодный ключ на ИМС К265КН1. Токовые ключи на ИМС К286КТ1_и К286КТ2 обеспечивают сопротивление ключа в открытом состоянии не более 0,6 Ом. Их используют в вы ходных каскадах вторичных источников питания радио аппаратуры.
Практически идеальную развязку между коммутирую щими цепями позволяют получить оптоэлектронные ключи серий К249 и К262.
Наборы элементов. Большое разнообразие характерно
для микросхем, представляющих |
собой |
наборы элементов. |
|||
ИМС К228НЕ1 содержит |
набор |
|
конденсаторов, |
||
ИМС |
К228НК1 — набор |
диодов |
и |
резисторов, |
|
ИМС |
К260НЕ1 — набор |
резисторов |
и |
конденсаторов, |
ИМС К224НР1 и К224НР2 — набор резисторов. Остальные
Рис. 3.9. Схемы ИМС К284СС2 (а) и фильтра ВЧ (6)
ния, инвертирующий усилитель, который можно переклю чить в режим истокового повторителя напряжения, и эмиттерный повторитель (рис. 3.9, а). ИМС предназначена для реализации низкочастотных /?С-фильтров, согласования низ коомных нагрузок с высокоомным источником сигналов и построения усилителей с высоким входным сопротивлением, автогенераторов, частотных корректоров и т. д.
Коэффициент передачи истоковых повторителей на частоте 40 кГц у ИМС К284СС2А не менее 0,988, а у ИМС К284СС2Б не менее 0,98 (при сопротивлении нагрузки 10 кОм и емко сти нагрузки 40 пФ). Коэффициент усиления инвертирую щего усилителя на этой же частоте не менее 280 (в диапазо не температур — 60-г-+85°С). Входное сопротивление ис токовых повторителей и инвертирующего усилителя на частоте 40 кГц составляет не менее 400 и 10 МОм соответст венно, а выходное сопротивление не превышает 15 и 350 Ом (при подключении к инвертирующему усилителю эмиттерного повторителя). Входная емкость истоковых повторите лей не более 3 пФ.
Максимальное выходное напряжение истоковых повто рителей на частоте 1 кГц при коэффициенте гармоник 0,8 % не менее 1 В. Такое же напряжение обеспечивает инверти рующий усилитель в режиме масштабного усиления с коэф фициентом К = 1. Неравномерность частотных характе ристик истоковых повторителей в диапазоне частот 0,02 —
— 200 кГц не превышает 0,5 дБ. Такой ike неравномерно стью характеризуется инвертирующий усилитель в диапа зоне частот 10 Гц— 100 кГц. Напряжения источников пита ния ± 6 В±Ю %. Мощность, потребляемая от этих источни ков, не превышает 60 и 75 мВт соответственно. Возможен ва риант питания микросхемы от источника напряжения +12 В ±10 %. На рис. 3.9,6 приведен вариант применения ИМС К284СС2 в активном фильтре с полосой пропускания не менее 80 Гц.
ИМС К284УЕ1 (рис. 3.10, а) выпускают в двух модифи кациях (А, Б), различающихся уровнем собственных шумов. У ИМС К284УЕ1А он не превышает 10 мкВ, а у ИМС К284УЕ1Б — 20 мкВ (в полосе частот 20 Гц — 20 кГц).
Повторитель выполнен по двухкаскадной схеме с общей последовательной обратной связью по напряжению. Коэф фициент обратной связи близок к единице. Обратную связь можно уменьшить, включив, например, внешний резистор между выводами 11 и 13. Это повышает коэффициент пере дачи повторителя до 1,5. Неравномерность коэффициента передачи в полосе частот 20 Гц — 200 кГц обычно не пре вышает ±1 %. Выходное напряжение на нагрузке 10 кОм не менее 1 В при коэффициенте нелинейных искажений не более 2 %. Входное сопротивление не менее 10 МОм, вход ная емкость не превышает 1,2 пФ, выходное сопротивление не более 150 Ом. Наличие нескольких выводов от делителя напряжения позволяет комбинировать варианты подключе ния микросхемы к источникам питания. Возможно питание от двух источников с напряжениями ± 6 В ±10 % (рис. 3.10, б). В этом случае мощность, потребляемая от каж дого из источников, не превышает 18 МВт. Предусмотрено питание микросхемы от одного источника с напряжением —6 В ± 10 % или —12 В ± 10 % (рис. 3.10, в).
ИМС К284УЕ1 предназначена для входных каскадов усилителей инфранизких частот при работе от пьезофотоемкостных датчиков, различных НЧ-фильтров и других частот но-селективных цепей во времязадающих устройствах и т.д. На рис. 3.10, г, д приведены схемы усилителя НЧ с регули руемым коэффициентом усиления и активного фильтра ниж них частот на ИМС К284УЕ1. В усилителе нижняя гранич-
д)
Рис. 3.10. Варианты применения ИМС К284УЕ1:
а |
— |
электрическая |
схема; б — повторитель с питанием |
от |
двух источников; |
в |
— |
повторитель с |
питанием от одного источника; г — |
УНЧ |
с регулируемым |
коэффициентом усиления; д — активный фильтр НЧ |
|
|
ная частота регулируется, она может быть получена менее 1 Гц. Активный фильтр при указанных на рис. 3.10, д пара метрах резисторов и конденсаторов имеет частоту среза 180 Гц и затухание 26 дБ/окт.
§3.7. Оптоэлектронные микросхемы управления мощными цепями
Оптоэлектронные ИМС серий К249, К262, К293, К295 415, 490 применяют в радиоаппаратуре для управления мощными тиристорами и симисторами, для защиты вторич ных источников питания, коммутации индикаторов, а так же для согласования схем управления с индикаторными таб ло.
Особенность оптоэлектронных схем заключается в том, что их входные параметры согласованы с параметрами ло
гических схем, а выходные параметры определяются режи мами исполнительных механизмов, что позволяет осущест вить гальваническую развязку цепей.
ИМС серий К249 и К262 выполнены на основе p-i- -п оптронных ключей, для которых характерно сопротив ление изоляции, превышающее 108 — 10й Ом. Практиче ски идеальная развязка обеспечивает ряд возможностей, не реализуемых в чисто электронных устройствах. Например, с помощью низких напряжений можно управлять высоко вольтными цепями, связать цепи, работающие на различных частотах, и т. д. Применение оптоэлектронных ключей спо собствует улучшению помехозащищенности устройств, так как оптические связи разрывают цепи проникновения помех. Недостатком оптоэлектронных ключей является их сильная температурная зависимость.
Каждый оптоэлектронный ключ состоит из светодиода и фотодиода или фототранзистора (рис. 3.11), связанных между собой оптически прозрачной средой.
Существует два основных режима использования опт ронов: с преобразованием световой энергии излучателя в электрическую (фотогенераторный режим) и с внешним пи танием (фотодиодный режим). Фото-ЭДС зависит от степени облучения фотодиода (она пропорциональна входному сиг налу) и сопротивления выходной нагрузки. В реальных при борах ЭДС не превышает 0,6—0,7 В.
На практике чаще диодные оптроны применяют в фото диодном режиме. В этом случае на фотодиод подается внеш нее напряжение обратного смещения. При подаче на опт рон входного сигнала светодиод облучает фотодиод, вслед ствие чего через р-п-переход протекает ток.
ИМС К249ЛП1А-Г (рис. 3.12, а) применяют в цифровых схемах в качестве переключателей-инверторов, обеспечи вающих время переключения не более 300—1000 нс (в -за висимости от модификации), а со противление изоляции не менее
1000 МОм.
ИМС К249КН1А-Е (рис. 3.12, б) являются оптоэлектронными ком мутаторами аналоговых сигналов и отличаются количеством дей ствующих оптических каналов (два для микросхем К249КН1А, Г и один для 249КН1Б, В, Д, Е). Вре-
^включения и выключения, не
более 10 мкс, выходной ток утечки
Рис. 3.12. Схемы оптоэлектронного переклю чателя-инвертора К249ЛП1А-Г (а) и оптоэлек
тронного ключа К249КН1А-Е (б)
между эмиттерами при отсутствии входного тока и напря жении коммутации 30 В не более 50 нА, сопротивление изоляции 100 МОм, проходная емкость 5 пф.
ИМС серии К262 представляют собой оптоэлектронные ключи с усилителями; они предназначены для гальваниче ской развязки цепей в радиоаппаратуре.
ИМС К262КП1А-Б (рис. 3.13) имеют меньшее время пере ключения по сравнению с ИМС серии К249. Рабочий диапа зон температур для этих микросхем от — 60 до 70° С.
ИМС серии К295 и 415 содержат тиристорные оптроны. От фототранзисторных и фотодиодных оптронов фототиристорные оптроны отличаются высокой нагрузочной способ ностью и повышенными рабочими напряжениями. Основой выходной цепи является четырехслойный кремниевый фо тотиристор структуры п-р -п-р или р-п-р-п. Излучате лем служит арсенид-галлиевый диод, работающий в инфра красной части спектра.
Выходные вольт-амперные характеристики тиристорного оптрона изображены на рис. 3.14. Каждая кривая соответ ствует определенному входному току. При подаче на элект роды фототиристора постоянного напряжения и отсутствии входного тока через изучатель фототиристорная структура находится в непроводящем состоянии: в выходной цепи те чет небольшой ток утечки (кривая /).
Слои фоютиристора так расположены относительно из лучателя, что при подаче входного сигнала прямому облу чению подвергается наиболее высокоомная область. Свет, проникающий в эту область, вызывает в ней активную гене рацию носителей тока — электронов и дырок, что приводит к включению тиристорного оптрона. При этом выходное на пряжение, переводящее оптрон из закрытого состояния в от крытое, снижается (кривые 2, 3). При нормальном для дан ного оптрона входном токе выходная вольт-амперная харак теристика практически спрямляется (кривая 4), оптрон от крывается. После снятия входного сигнала тиристорный оптрон находится во включенном состоянии до тех пор, пока ток выходной цепи не снизится до уровня тока выключения.
Основное назначение ИМС К295КТ1А-Г— оптронное реле постоянного тока. ИМС рассчитаны на напряжение питания
от |
12 В ± 10 |
% (К295КТ1А) до 100 В ± 10 % (К295КТ1Г). |
В |
остальном |
их параметры примерно одинаковы. Мини |
мальное напряжение включения и выключения 4,6 В,вы ходной ток утечки не более 50 мкА, рассеиваемая мощ ность при температуре до 35°С составляет 500 мВт, напря жение изоляции 100 В.
ИМС К295КТ1А-Г (рис. 3.15, а) имеет два входа. Цепь включения состоит из двух пар тиристорных оптронов, од на из которых является нагрузочной. При подаче сигнала на
Чыхпр)
МА
Рис. 3.13. Схема оптоэлек- |
Рис. 3.14. Выходные характеристи- |
тронного ключа К262КЛ1А-Б |
ки тиристорного оптрона |