Стереодекодер на микросхеме КР174ХА51

December 23, 2014 by admin Комментировать »

В. Мосягин, Великий Новгород

В настоящее время в России и странах СНГ имеются два ультракоротковолновых диапазона радиовещания — отечественный (УКВ) и зарубежный (FM), что дает возможность принимать в стереофоническом режиме достаточно много радиостанций. Часто производители радиоприемной аппаратуры выпускают изделия с так называемым расширенным диапазоном, включающим отечественный и зарубежный. Однако анализ этих приемников и тюнеров показал, чтр лишь некоторые из них обеспечивают воспроизведение стереофонических программ в двух диапазонах. Таким, например, является тюнер «Radi- otechnika Т-7111 FS». Большинство радиоприемников с расширенным диапазоном работает в стереофоническом режиме лишь в одном диапазоне, чаще всего в FM. Сложившаяся ситуация объясняется тем, что необходимо иметь два устройства декодирования стсрг<н|м1ннчсского сигнала и осуществлять их довольно сложную коммутацию. Сравнительно недавно налажен серийный выпуск двухстандартной микросхемы стереодекодера КР174ХА51, позволяющей получить качественное и простое устройство декодирования комплексного стереосигнала как по системе с полярной модуляцией (диапазон УКВ), так и по системе с пилот-тоном (FM диапазон). Остается надеяться, что промышленность в скором времени наладит выпуск качественной радиоприемной аппаратуры с декодерами на этой микросхеме. Радиолюбители могут,, не дожидаясь этого момента, собрать стереодекодер сами.

Стереодекодер КР174ХА51 выполнен по схеме с временным разделением каналов. Синхронизация переключающих импульсов осуществляется с помощью петли ФАПЧ, синхронизированной несущей 31,25 кГц (для системы с полярной модуляцией) или с частотой 19 кГц (для системы с пилот-тоном). В системе ФАПЧ имеется две постоянные времени интегрирования, что повышает помехоустойчивость и точность разделения стереофонических каналов. Существенно упрощена настройка стереодекодера: при использовании элементов с повышенной точностью настройка вообще не требуется. Предусмотрена возможность автоматического распознавания системы кодирования стереосигнала, при необходимости — ее отображение и принудительное задание, а также принудительный перевод стереодекодера в режим «моно».                                                             ί

Рис. 2.17. Структурная схема микросхемы КР174ХА51

Микросхема выполнена по БиКМОП технологии в 18-выводном пластмассовом корпусе DIP-18.

Структурная схема KP174XA5I показана на рис. 2.17, а назначение ее выводов — в табл. 2.6.

Таблица 2.6. Назначение выводов микросхемы КР174ХА51

1

Вход фазового детектора (ФД)

2

Вход обратной связи ФД

3

Выход ФД

4

Общий вывод

5

Вывод конденсатора генератора, управляемого напряжением (ГУН)

6

Вывод времязадающего резистора ГУН

7

Выход индикации «СТЕРЕО»

8

Вход задания системы декодирования стереосигнала «ПМ/ПТ»

9

Выход правого канала

10

Выход левого канала

11

Предварительный выход правого канала

12

Инвертирующий вход коррекции НЧ предискажений в режиме ПМ

13

Неинвертирующий вход коррекции НЧ предискажений в режиме ПМ

14

Предварительный выход левого канала

15

Вывод напряжения питания (+2,7…7,0 В)

16

Вход комплексного стереосигнала

17

Вывод блокировочного конденсатора входного каскада

18

Вывод блокировочного конденсатора детектора поднесущей пилот-тона

Принципиальная схема стереодекодера приведена, на рис. 2.18. В схеме учтены основные рекомендации производителя микросхемы ОАО «Ангстрем» [1, 2].

Комплексный стереосигнал (КСС) поступает на активный фильтр нижних частот VT1, VT2, R4, R5, С2, СЗ с частотой среза 70…80 кГц. Он необходим для уменьшения уровня шумов при приеме слабых радиостанций. С выхода ФНЧ через разделительный конденсатор С9 КСС поступает на неинвертирующий вход масштабирующего усилителя DA1 и далее на вход фазового детектора и вход декодера сте

Рис. 2.18. Принципиальная схема стереодекодера на базе микросхемы КР174ХА51 реосигнала. Инвертирующий вход масштабирующего усилителя’через внутренний резистор 5 кОм соединен с выводом 17 микросхемы, к которому подключена цепочка R9C6. С помощью резистора R9 осуществляют подстройку выходного сигнала стереодекодера до номинального уровня 200…250 мВ. При этом коэффициент передачи .по напряжению может быть установлен в пределах 1…S. Коэффициент передачи неинвертирующего масштабирующего усилителя определяется по формуле

где R9 = 0…15 кОм.

В случае, если необходим коэффициент передачи, близкий к единице, цепь R9-C6 исключают, либо величину сопротивления R9 увеличивают до 150…200 кОм.

Выходной сигнал с фазового детектора поступаетjga пропорционально интегрирующий фильтр ФАПЧ, выполненный на операционном усилителе DA2 с внешними интегрирующими конденсаторами С5 и С7 в обратной связи. Проинтегрированное напряжение фазовой ошибки снимается с фильтра ФАПЧ при помощи дифференциального усилителя DA3 с токовым выходом и подается на вход управления генератора, управляемого напряжением (ГУН). Петля ФАПЧ синхронизирует фазу ГУН с напряжением поднесущей частоты или пилот-тона, в зависимости от режима работы микросхемы.

Элементы С11, R12, R13 задают частоту ГУН цепи ФАПЧ. Подстройка частоты ГУН производится при помощи подстроечного резистора R13. Контроль частоты 62,5/76 кГц ±2% осуществляется на выводе 7 микросхемы. Для получения сигнала достаточной амплитуды (около 0,7 В) светодиод HL1 необходимо временно, отключить. При выполнении условий допуска на элементы С11 = 200 пФ ±1%; (R12 + R13) = 4,7 кОм ±0,5% и напряжении питания 6 В подстройка частоты колебаний ГУН не требуется.

Конденсатор С12 уменьшает влияние помех на стабильность частоты и фазовые искажения и в ряде случаев может быть исключен из схемы без заметного ухудшения характеристик стереодекодера.

Изображенный на структурной схеме (рис. 2.17) декодер стереосигнала — устройство, содержащее четыре схемы выборки-хранения, по две для каждого канала. Формирователь управляющих импульсов обеспечивает фазовый сдвиг импульсов выборки, синхронизируя юге максимумами и минимумами напряжения поднесущей для детектирования сигналов левого и правого каналов. С выхода декодера сигнал поступает на буферные повторители напряжения DA4, DA6 и далее через усилители DA7, DA8 на выходы микросхемы. Цепи R15-C15, R16-C16 служат для компенсации высокочастотных предискажений сигнала на передающей стороне: tB4 = R15C16 = R16C16 = 50 мс ±10%. При подключении к выходу стереодекодера последующих узлов следует учитывать влияние их входного сопротивления на tB4 и при необходимости увеличивать значения сопротивлений резисторов R15, R16. Например, если известно, что входное сопротивление усилителя звуковой частоты, к которому подключен сгереодекодер, равно 50 кОм, величину сопротивления резисторов R15, R16 следует увеличить до 5,6 кОм.

При декодировании полярно-модулированного стересигнала коррекция низкочастотных предискажений разностного канала производится фильтром низкой частоты с дифференциальными выходом и входом, выполненными на усилителе DA5 с токовым выходом и эле ментах Rll, С13, R14. Постоянная времени компенсации низкочастотных предискажений должна быть выдержана с точностью ±2%:

где Q = 100, f0 = 31250 Гц — частота поднесущей.

Значение этой постоянной времени может быть получено при различных номиналах С13, Rll, R14. Чтобы не нарушать работу схемы по постоянному току, сумма сопротивлений резисторов R11 и R14 должна находиться в диапазоне 10…50 кОм. Увеличение погрешности tH4 выше рекомендуемой приводит к ухудшению разделения каналов в режиме полярной модуляции на частотах ниже 1 кГц.

Конденсатор С4 задает постоянную времени интегрирования детектора поднесущей (пилот-тона), уменьшение его емкости приводит к ухудшению разделения каналов на низких частотах в системе с полярной модуляцией, а увеличение — к увеличению времени опознавания системы. Чтобы принудительно перевести стереодекодер в монофонический режим работы, предусмотрены элементы SA1, R6, R8, VT3.

В режиме «моно» сигнал с выхода масштабирующего усилителя DA1 проходит на входы буферных повторителей DA4, DA6 в обход декодера.

Конденсатор СЮ задает временной интервал, в течение которого проверяется наличие сигнала в той или иной системе декодирования. Ключ ПМ/ПТ реализован на основе инфранизкочастотного генератора с триггером Шмитта. После захвата частоты поднесущей/пилот-ТОна и формирования триггером Шмитта сигнала «стерео» колебания инфранизкочастотного генератора прекращаются и стереодекодер остается в опознанном стандарте декодирования. Таким образом, осуществляется автоматическая настройка на стандарт принимаемого сигнала.

Принудительное задание системы «полярная модуляция» осуществляется подключением вывода 8 микросхемы к общему проводу, система с пилот-тоном задается подключением этого вывода к шине питания. В режиме автоматического определения уровень на выводе 8 можно использовать для индикации системы стереовещания. Важно, чтобы устройство индикации имело большое входное сопротивление (более 1 МОм), чтобы не нарушить нормальную работу инфранизкочастотного генератора.

Светодиод HL1 индикации режима «стерео» должен обладать минимально возможным падением напряжения в прямом направлении. Этим требованиям отвечают светодиоды красного цвета (АЛ307Б, АЛ310А и др.). Для формирования логического уровня сигнала «стерео» рекомендуется вывод 7 микросхемы соединить с общим прово-

Рис. 2.19. Печатная плата стереодекодера (а) и размещением деталей на ней (б)

дом через резистор сопротивлением 1 кОм, а сигнал с выхода микросхемы подать на транзисторный ключ.

Печатная плата стереодекодера и размещение деталей на ней приведены на рис. 2.19.

Используются широко распространенные конденсаторы К10-17, К73-17, К78-2, КД, КТ, К50-35, К50-68 и аналогичные зарубежные. Резисторы МЛТ-0,125, С2-33, подстроечные СПЗ-19в. Критичные с точки зрения характеристик стереодекодера элементы необходимо предварительно отобрать по параметрам: С2, СЗ, R4, R5 — с точностью ±10%; С15, С16, R15, R16 — с точностью ±2%, а С13, R11, R14 — с точностью ±1%. Конденсатор С11 должен иметь минимальный ТКЕ. Здесь подойдут конденсаторы КСО, К71-7. Не пугайтесь’ необходимости точного подбора элементов, на практике это оказывается не такой уж непосильной задачей! Например, неравенство сопротивлений резисторов Rll, R14 практически не оказывает влияния на выходные параметры, важно точное соблюдение значения tH4, что можно использовать при настройке стереодекодера по максимуму разделения каналов.

Транзисторы из указанной серии на принципиальной схеме могут быть с любыми буквенными индексами.

В случае, если требования к качеству сигнала стереодекодера не слишком высокие, элементы активного фильтра VT1, VT2, Cl, С2, R1—R4, R7 на печатную плату не устанавливают, а вместо них моируют две перемычки, показанные на схеме размещения деталей пунктирной линией. Оставляют пассивный ФНЧ RS-C3, причем R5 = 16 кОм, СЗ = 100 пФ, точность указанных элементов ±10%.

Учтите, что микросхема КР174ХА51 весьма чувствительна к статическому электричеству, поэтому устанавливайте ее на плату в последнюю очередь, после монтажа всех деталей на ней и помните о мерах защиты.

Для налаживания стереодекодера желательно иметь измерительные приборы (тестер, осциллограф, частотомер, милливольтметр), но в крайнем случае можно обойтись и без них, настроив стереодекодер на слух.

После тщательной проверки монтажа подключают вход стереодекодера к УКВ приемнику, а выходы — к стереофоническому усилителю звуковой частоты. Контролируют режимы работы ФНЧ по постоянному току. На эмиттере VT1 должно быть напряжение +3,4 В, а на эмиттере VT2 — +2,8 В. Настроив приемник на какую-либо стереофоническую радиостанцию, подстройкой резистора R13 добиваются зажигания светодиода HL1 («стерео»). Далее временно выпаивают HL1, а к контрольной точке КТ1 подключают частотомер. С помощью R13 устанавливают частоту 62,3 (76) кГц ±2% в зависимости от диапазона, на котором работает стереофоническая радиостанция. К выходам левого и правого каналов стереодекодера подключают осциллограф и милливольтметр. Контролируют качество сигнала и с помощью резистора R9 устанавливают номинальный уровень 200 мВ. Далее проверяют работу переключателя SA1 принудительного режима «моно».

Стереодекодер желательно питать стабилизированным напряжением 3,0…6,3 В. Не рекомендуется использовать микросхему при питании ниже 3 В, так как в этом случае резко возрастают гармонические искажения сигнала на выходе. Параметры стереодекодера приведены в табл. 2.7.

Таблица 2.7. Основные технические характеристики КР174ХА51

Параметр

Значение

мин.

ном.

макс.

Рабочий диапазон напряжения питания, В

2,7

7,0

Ток потребления, мА

5,5

7,6

Напряжение выходного сигнала, В

150

200

250

Максимальный коэффициент передачи, дБ

12

14

16

Минимальный коэффициент передачи, дБ

-2

0

2

Разность коэффициентов передачи по каналам, дБ

. — .

0,2

1,0

Переходное затухание между каналами, дБ

34

43

Коэффициент нелинейных искажений, %

0,15

Отношение сигнал/шум в режиме «Стерео», дБ

67

Стереодекодер может быть установлен в радиоприемниках любой группы сложности, в том числе и с комплектом микросхем производства ОАО «Ангстрем», предназначенным для создания малогабаритного стереофонического ЧМ-радиоприемника [3].

Литература

1.       http://www.angstrem.ru

2.               Двухстандартный стереодекодер КР174ХА51. — Радио, 1999, № 5, с. 43-45.

Нефедов А. Комплект микросхем для радиоприемной и звуковоспроизводящей аппаратуры. — Ремонт & Сервис, 2002, № 11, с. 62.

Источник: Под редакцией А. Я. Грифа, Оригинальные схемы и конструкции. Творить вместе! — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с.: ил. – (Серия «СОЛОН – РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ», вып. 23)

Оставить комментарий

Устройство витков выходе генератора импульсов микросхемы мощности нагрузки напряжение напряжения питания приемника пример провода работы радоэлектроника сигнал сигнала сигналов сопротивление схема теория транзистора транзисторов управления усиления усилитель усилителя устройства частоты