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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 K174 시리즈의 마이크로 회로. 참조 데이터
이중 표준 스테레오 디코더 KR174XA51 JSC Angstrem(모스크바)은 가정용 라디오에서 극 변조(OIRT)를 사용하는 국내 표준과 파일럿톤(CCIR)을 사용하는 외국 표준에 따라 스테레오 신호를 디코딩하도록 설계된 스테레오 디코더인 KR174XA51 마이크로 회로를 개발하여 생산에 투입했습니다. 초소형 회로는 민법에 기록된 새로운 기술 솔루션을 사용합니다. 마이크로회로는 하우징 2104.18-B에 들어있습니다(그림 1). 무게 - 3g 이하 구현 기술 - 산화물 절연과 pn 접합이 결합된 평면-에피택셜 2μm BiCMOS.
KR174XA51 스테레오 디코더는 배음 성분을 효과적으로 억제하기 위해 이중 오버샘플링을 사용하는 시분할 방법을 사용하여 디코딩을 구현하고, 파일럿 톤을 추가로 억제하고, 극성 변조된 스테레오 신호를 디코딩할 때 채널 간 일정한 레벨 이동을 억제하여 전환 시 간섭을 줄입니다. "스테레오" - "모노" 및 동적 범위 확장, 디코딩 시스템의 자동 인식 및 강제 설정, 선택한 시스템 표시 가능성. 필요한 경우 스테레오 디코더를 영구 "모노" 모드로 전환할 수 있습니다. 공차가 엄격한 주파수 설정 요소를 사용할 때 마이크로 회로는 VCO의 자유 진동 주파수 조정이 필요하지 않습니다. 스테레오 디코더에는 VCO 주파수 제어 출력(62,5/76kHz)이 있으며 "스테레오" 모드 LED 표시기를 연결하기 위한 전류 증폭기가 포함되어 있습니다. (여기와 아래에는 각각 극 변조와 파일럿 톤을 사용하는 두 가지 디코딩 시스템에 대한 주파수 값이 슬래시로 구분되어 표시됩니다.) 스테레오 디코더를 작동하려면 최소한의 외부 구성 요소가 필요합니다. 마이크로 회로 핀아웃: 핀. 1 - 피드백 신호 입력; PLL 필터 커패시터 통합을 위한 연결 핀; vyv. 2 - 피드백 신호 입력; PLL 필터용 저항과 적분 커패시터를 연결하는 단자; vyv. 3 - 위상 검출기 출력; PLL 필터용 저항과 적분 커패시터를 연결하는 단자; vyv. 4 - 일반; 음극 전원 공급 장치; vyv. 5 - VCO의 주파수 설정 커패시터를 연결하기 위한 단자 vyv. 6 - 주파수 설정 저항과 VCO 차단 커패시터를 연결하기 위한 단자 VCO 제어 입력; vyv. 7 - "스테레오" 모드를 나타내는 출력 신호 VCO 주파수 제어 신호 출력; vyv. 8 - 디코딩 시스템 선택 스위치를 위한 제어 신호 입력; vyv. 9 - 채널 B의 AF 신호 출력; vyv. 10 - 채널 A의 AF 신호 출력; vyv. 11 - 채널 B의 AF 신호 전치 증폭기 출력 vyv. 12 - 극성 변조 모드에서 프리엠퍼시스 보정을 위한 저역 통과 필터 증폭기의 입력 반전 vyv. 13 - 극 변조 모드에서 전치 왜곡 보정을 위한 저역 통과 필터 증폭기의 비반전 입력 vyv. 14 - 채널 A의 AF 신호 전치 증폭기 출력 vyv. 15 - 양의 전력 출력; vyv. 16 - 복잡한 스테레오 신호 입력; vyv. 17 - 출력 차단, 복잡한 스테레오 신호의 스케일링 증폭기 이득 설정; 스케일링 증폭기의 반전 입력; vyv. 18 - 부반송파/파일럿 톤 진폭 검출기의 출력; "스테레오" - "모노" 모드를 선택하기 위한 채널의 슈미트 트리거 입력. 스테레오 디코더의 기능 다이어그램은 그림 2에 나와 있습니다. 3이며, 그 포함의 전형적인 다이어그램은 그림 XNUMX에 나와 있습니다. 삼.
복잡한 스테레오 신호는 입력 전압을 공칭 디코더 레벨 1...200mV로 가져오는 역할을 하는 스케일링 증폭기 DA250의 입력으로 공급됩니다. 그런 다음 신호는 위상 검출기의 입력과 스테레오 신호 디코더의 입력으로 전달됩니다. 위상 검출기의 두 번째 입력은 제어 펄스 성형기로부터 기준 신호를 수신합니다. 샘플 신호에는 부반송파 또는 파일럿 톤의 주파수가 있습니다. 위상 검출기의 출력 신호는 위상 검출기의 입력 신호와 기준 신호 사이의 위상 변이에 비례합니다. 또한 넓은 주파수 스펙트럼의 다른 조합 구성 요소도 포함합니다. 유용한 구성 요소를 분리하기 위해 OS 회로의 외부 적분 커패시터(그림 2의 C5, C6)가 있는 연산 증폭기 DA3에 만들어진 비례 적분 PLL 필터가 사용됩니다. 또한 필터는 PLL 루프의 주파수-위상 특성을 형성하여 안정성과 캡처 대역의 필수 매개변수를 보장합니다. DA3 전류 출력 차동 증폭기를 사용하여 PLL 필터에서 가져온 통합 위상 오류 전압이 VCO 제어 입력에 적용됩니다. 공칭 주파수가 500/608kHz인 VCO 출력 펄스는 제어 펄스 셰이퍼에 공급되며, 이 제어 펄스 셰이퍼는 재계산 및 디코딩 후 위상 검출기에 대한 디코더 제어 신호와 기준 신호를 생성하여 PLL 루프를 닫습니다. 스테레오 신호 디코더는 XNUMX개의 샘플링/저장 장치(채널당 XNUMX개)로 구성됩니다. 제어 펄스 셰이퍼는 샘플링 펄스의 위상 변이를 제공하여 이를 부반송파 주파수 전압의 최대값 및 최소값과 동기화하여 채널 A와 B의 포락선을 각각 감지합니다. 디코더에는 신호를 리샘플링하는 채널 A와 B의 아날로그 멀티플렉서-보간기도 포함되어 있습니다. 또한 디코딩 블록을 우회하여 디코더 입력에서 출력으로 신호를 공급함으로써 "모노" 모드로의 전환을 제공합니다. 디코딩된 신호는 31,25/38kHz 단계의 형태를 취합니다. 오버샘플링은 인접한 신호 샘플 사이에 중간 지점을 추가하여 단계의 진폭을 절반으로 줄이고 주파수를 두 배로 늘리는 것(62,5/76kHz)으로 구성됩니다. 따라서 출력 RC 필터 R6C12 및 R7C13으로 필터링한 후 출력 신호의 초음조 노이즈 수준이 XNUMX배 감소했습니다. 디코더 출력에서 신호 A와 B는 버퍼 전압 리피터 DA4, DA6 (그림 2)의 입력에 공급 된 다음 가산기 증폭기 DA7, DA8을 통해 마이크로 회로의 출력에 공급됩니다. 필터 R6C12 및 R7C13은 시간 상수 tHF=R6C12=R7C13=50μs를 사용하여 고주파 신호 사전 강조를 보상하는 데 사용됩니다. tHF = 75μs를 얻으려면 커패시터 값을 조정하거나 필요한 경우 시정수 전자 스위칭 요소를 도입해야 합니다. 극성 변조된 스테레오 신호를 디코딩할 때 차동 채널(A-B)의 저주파 프리엠퍼시스 보정은 외부 RC 회로 R3C10R4와 내부 증폭기로 구성된 차동 입력 및 출력이 있는 저역 통과 필터에 의해 수행됩니다. 전류 출력이 있는 DA5. DA5 증폭기는 극성 변조 및 "스테레오" 모드에서 자동으로 켜집니다. 시간 상수 tnch = (R3+R4)C10=1,0186 ms. 증폭기 전송 계수 U1-3/U10-9=4, 여기서 U1-3 및 U10-9는 마이크로 회로의 해당 핀 쌍의 전압입니다. 진폭 동기 검출기는 파일럿 톤/부반송파를 DC 전압으로 변환하고 이를 외부 커패시터 C2(그림 3)에 통합하여 오디오 구성 요소를 필터링합니다. 통합된 DC 전압은 네거티브 피드백을 사용하여 신호 체인의 파일럿 톤/부반송파를 거의 174으로 취소하는 데 사용됩니다. 진폭 검출기의 출력 신호는 슈미트 트리거의 입력으로도 이동하며, 신호 레벨이 충분하면 전체 KR51XAXNUMX 스테레오 디코더를 "모노" 모드에서 "스테레오" 모드로 전환합니다. 디코딩 시스템 스위치는 RS 트리거가 있는 적외선 저주파 발생기를 기반으로 만들어집니다. 스테레오 신호 인식이 없는 경우 스테레오 디코더는 극성 변조(PM) 작업에서 파일럿 톤(PT) 작업으로 주기적으로 전환하고 그 반대로 전환합니다. 부반송파/파일럿 톤 주파수가 캡처되고 슈미트 트리거가 "스테레오" 신호를 생성한 후 적외선 저주파 발진기가 중지되고 RS 트리거가 인식된 디코딩 표준으로 스테레오 디코더를 유지합니다. 이러한 방식으로 수신된 신호에 대한 "자동 튜닝"이 발생합니다. 표시 전류 증폭기는 LED를 스테레오 디코더에 직접 연결하여 "스테레오" 모드에서의 작동을 나타내는 기능을 제공합니다. 증폭기 출력(핀 7)은 VCO의 자유 발진 주파수를 제어하는 데 사용됩니다. VCO가 튜닝되는 동안에는 LED가 꺼집니다. Tam.avg=25+5°С 및 변조 주파수 1kHz의 주요 특성
"스테레오"(A+B) 모드는 복잡한 스테레오 신호(채널 A와 채널 B 모두)에 두 AF 구성 요소가 모두 존재하는 것이 특징입니다. 녹음 "스테레오"(A+B), A, B는 다음을 의미합니다. , 측정 조건에 따라 먼저 스테레오 디코더의 완전한 스테레오 신호에 적용한 다음 교대로 구성 요소 B와 A를 각각 제로 아웃합니다. "스테레오" 모드(A+B)에서 0은 먼저 전체 스테레오 신호를 공급한 후 두 구성 요소가 모두 재설정됩니다. 부반송파는 남아있습니다. 스테레오 디코더에 대한 이러한 테스트 조건은 PLL 루프의 작동 기능에 따라 결정되며 스테레오 신호의 안정적인 캡처를 보장하는 데 필요합니다. 전기적으로 마이크로 회로는 부정적인 결과 없이 최대 8V의 공급 전압, 최대 0,5V의 복합 스테레오 신호 전압, 채널 A 및 B의 AF 출력 전류 최대 5를 견딜 수 있습니다. mA이지만 이 모드에서는 스테레오 디코더의 작동이 보장되지 않습니다. 특히 약한 방송국을 수신할 때 소음을 최소화하려면 스테레오 디코더의 입력에서 차단 주파수가 70~80kHz인 저역 통과 필터를 켜는 것이 좋습니다(적어도 그림에 표시된 가장 간단한 수동 R1C1). 일반적인 연결 다이어그램). 가장 효과적인 것은 2~4차 활성 저역 통과 필터입니다. 잡음 및 가짜 대역 외 신호를 억제하면 디코딩하는 동안 오디오 스펙트럼으로의 변환을 방지하여 달성 가능한 최대 잡음 매개변수에 접근할 수 있습니다. CSS의 주파수 대역은 AF 대역보다 훨씬 넓기 때문에(게다가 50kHz에 해당하는 시상수 tf = 3,2μs의 저역 통과 필터로 제한됨) 수반되는 CSS와 노이즈는 스테레오 신호는 모노포닉 수신보다 10~18dB 더 높은 것으로 나타났습니다. 따라서 모노 수신의 초기 신호 대 잡음비가 48...40dB로 떨어지는 수준 이하의 신호를 수신하는 경우 허용 가능한 사운드를 유지하려면 스테레오 디코더를 "모노" 모드로 강제 전환해야 합니다. 품질. 이렇게 하려면 대부분의 무선 수신 회로 마이크로회로에서 사용할 수 있는 전계 강도 표시 신호(신호 레벨)를 사용해야 합니다. 입력 필터를 사용할 경우 채널 분리도가 심할수록 20Hz에서 53kHz까지의 CSS 대역에서 주파수 응답 및 군지연 시간의 불균일이 커집니다. 따라서 가장 간단한 필터 R1С1(그림 3)을 사용하면 실제 채널 분리가 PM의 경우 24dB, PT의 경우 최대 20dB로 저하됩니다. 또한, 주파수 스펙트럼의 상위(음위상 주파수)뿐만 아니라 하위 부분에서도 주파수 응답의 불균일성을 최소화하는 것이 필요합니다. 높은 채널 분리도를 보장하기 위해서는 대역폭 측면에서 과도하게 큰 입력 차단 커패시터(그림 4의 C3)와 차단 커패시터(C3)의 값이 필요합니다. 출력 신호 레벨은 커패시터 C200과 직렬로 추가 저항을 연결하여 공칭 값 250~3mVeff로 조정됩니다. 이 경우 스케일링 증폭기 DA1(그림 2)의 전달 계수는 다음 공식에 따라 1~5 범위에서 변합니다. Kp=1+20/(5+Radd), 여기서 Radd는 킬로그램 단위의 저항입니다. 추가 저항의 옴. 요소 C8, R5는 PLL 시스템 VCO의 자유 발진 주파수를 설정합니다. 시간 상수 tf=R5C8=0,94 µs +1% 주파수 조정은 일반적으로 필요하지 않습니다. 이러한 요소 값의 정확도가 더 나쁘면 저항 R5를 저항 4,3kOhm의 정저항과 저항 1kOhm의 교류 저항을 직렬 연결하는 형태로 만드는 것이 좋습니다. VCO의 주파수를 조정할 때 마이크로 회로 핀 7의 신호 주파수가 제어됩니다. 이때 LED는 꺼지고 8번 핀은 공통선에 연결된다. 제어되는 신호의 주파수는 62,5kHz여야 합니다. 커패시터 C9는 신호의 주파수 안정성 및 위상 왜곡에 대한 간섭의 영향을 다소 감소시키며 필요한 경우 제거할 수 있습니다. 6V 이외의 전압을 갖는 전원을 사용하는 경우 공급 전압에 대한 VCO 주파수 편차의 의존성 그래프에 따라 저항 R5의 값을 조정하는 것이 좋습니다(그림 4).
저항 보정 값과 부호(%)는 그래프에서 해당 지점의 주파수 편차(%)와 같아야 합니다. 이중 표준 스테레오 디코더 KR174XA51 시상수 tph의 필요한 값은 요소 R3, C10, R4의 다른 등급을 사용하여 얻을 수 있습니다. 총 저항 R3+R4가 20~50kOhm 내에 있어야 한다고 가정하면 됩니다. tHF 오류가 2%보다 크면 1kHz 미만의 AF에서 극 변조 모드의 채널 분리가 악화되며, 이는 특정 한계까지 귀에 주관적으로 감지할 수 없습니다. 저항기 R3, R4의 저항값 불평등은 출력 매개변수에 사실상 영향을 미치지 않으며, 이는 표준 범위에서 등급을 선택하거나 tHF를 최대 분리로 조정할 때 사용할 수 있습니다. 커패시터 C11은 하나 또는 다른 코딩 표준의 신호 존재 여부를 하나씩 확인하는 시간 간격을 설정합니다. 디코딩 표준은 마이크로 회로의 핀 8을 극성 변조용 공통 와이어에 연결하고 파일럿 톤용 양극 전원 와이어에 연결하여 강제됩니다. 자동 디코딩 시스템 감지 모드에서는 이 핀의 높은 전압 레벨과 낮은 전압 레벨을 사용하여 수신된 신호의 선택된 디코딩 시스템을 나타낼 수 있습니다. 이를 위해서는 표시기의 높은 입력 임피던스(1MOhm 이상)를 보장해야 합니다. 커패시터 C2는 진폭 검출기의 적분 시간 상수를 설정합니다. 이를 줄이면 극성 변조 및 스테레오 신호 판단 오류가 있는 시스템에서 채널을 AF로 분리하는 성능이 저하될 수 있으며, 늘리면 식별 시간이 길어질 수 있습니다. 따라서 식별 시간은 식별에 할당된 시간 간격보다 작아야 합니다. 스테레오 디코더는 18kOhm 저항을 통해 핀 68을 공통에 연결하여 모노 모드로 강제 전환할 수 있습니다. 실제로는 그림 5에 다이어그램이 표시된 노드를 사용하여 이 기능을 구현하는 것이 더 편리합니다. 250. AF 출력 전압이 2mVeff보다 큰 레벨로 설정되면 저항 RXNUMX의 값을 줄여야 합니다.
HL1 LED는 최소 순방향 전압 강하를 가져야 합니다. 여기에는 0,5mA 전류에서 허용 가능한 밝기를 갖는 빨간색 LED만 적합합니다. 그렇지 않으면 그림 6의 회로에 따라 버퍼 전류 증폭기를 통해 LED를 켜야 합니다. 1. 동일한 버퍼 스테이지를 사용하여 논리적 TTL/CMOS 스테레오 신호를 생성할 수 있습니다. 이는 트랜지스터 VT2의 컬렉터에서 제거됩니다(저항 R100는 저항이 1kOhm인 다른 저항으로 교체해야 함). "스테레오" 신호의 존재는 버퍼 스테이지 출력(트랜지스터 VTXNUMX의 콜렉터)에서 낮은 논리 레벨에 해당합니다.
보드에 마이크로 회로를 장착할 때 누설 전류에 대한 위상 검출기의 높은 감도를 고려해야 하며 마이크로 회로의 핀 1과 2에 플럭스를 채우는 것을 피해야 합니다. 이와 관련하여 핀 3에 연결된 인쇄 도체로 만들어진 보호 링을 사용하면 좋은 결과를 얻을 수 있습니다. 링은 핀 1과 2뿐만 아니라 요소 R2, C5, C6의 핀도 둘러싸야 합니다(그림 3). 또한 미세 회로에서 방출되는 소음을 최소화하려면 전원 공급 장치 필터 커패시터 C7을 핀 4와 15에 최대한 가깝게 배치하고 요소 R5, C8, C9를 핀 4, 5 및 6에 배치해야합니다. 그림에서. 그림 7은 스테레오 디코더가 두 디코딩 표준에 대한 공급 전압에 따라 "스테레오" 모드로 전환되는 최소 출력 신호 레벨의 의존성을 보여줍니다. "스테레오" 모드 표시기(스테레오 디코더의 핀 7)의 출력 전류-전압 특성은 그림 8에 나와 있습니다. 1,4. 여기서 Uind = 2...62,5 V 구간에서 76/2,2 kHz의 주파수로 흐르는 출력 전류는 미앤더에 가까운 펄스 형태를 갖습니다. 표시 전압이 더 증가하면 전류 펄스의 진폭이 감소하고 Uind = XNUMXV 이상에서는 표시 전류가 일정하게 흐르게 됩니다.
공급 전압에 대한 스테레오 디코더에 의해 소비되는 전류와 비선형 왜곡 인자의 의존성은 그림 9에 나와 있습니다. 각각 10와 XNUMX.
저자: S.Alenin, 모스크바
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