Петров К.С. Радиоматериалы и радиокомпоненты (2003) (1152094), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Аналоговые интегральные микросхемы Такая простейшая схема перемножителя обладает небольшим динамическим диапазоном, дрейфом токов и погрешностью масштабного коэффициента. Поэтому на практике применяют более сложные схемы, свободные от этих недостатков. Примером может служить интегральная схема К140МА1. Пусть на входы перемножителя поданы сигналы. х,=У,вша1г; х,= У,в1ла,г. Тогда на выходе схемы будет получен сигнал у = лх1х, = - - Й У„1 Уы ( сов (ав — а1 ) г + см (а, + щ ) г ~.
1 Таким образом реализуется схема балансного модулятора. Пусть на входы перемножителя поданы сигналы х, = У, сов а1г; х, = У,(1 + т сов а,г]. Тогда на выходе схемы будет получен сигнал у= Н/,у,сов аг+-этуша,~сов(а, -а,)в+сов(а, +а,)г~. 1 2 Таким образом реализуется схема амплитудного модулятора. Применение двух перемножителей, перемножающих сигналы, сдвинутые по фазе на 90', с последующим их суммированием позволяет осуществить схему однополосного модулятора.
Для осуществления амплитудного детектирования на один из входов перемножителя подают амплитудно-модулированный сигнал х, = У,(г)сов аг, где У,(г)— амплитуда высокочастотного сигнала, изменяющаяся во времени с низкой частотой, а на второй вход — сигнал с постоянной амплитудой х, = У, сов аг, полученный путем глубокого ограничения сигнала хь В результате перемножения на выходе перемножителя получается сигнал у = — Н1, (г ) У, (1 + сов 2аг] . 1 После фильтрации этого сигнала получаем: у = -й(г., (г)(г,.
1 Этот сигнал повторяет форму огибающей высокочастотного сигнала. Помимо модуляции и демодуляции сигналов перемножители позволяют осуществить удвоение частоты, квадратичное детектирование, а также деление двух сигналов, извлечение квадратного корня, выделение тригонометрических функций и др. Комлараторы предназначены для сравнения аналоговых сигналов с опорным напряжением. Их основу составляют операционные усилители. На один вход ком- 7.9.
Разновидности АИМС 389 паратора подается аналоговый сигнал, на другой — опорное напряжение. Если мгновенное значение напряжения аналогового сигнала меньше опорного, то на выходе компаратора формируется высокий уровень потенциала. Если мгновенное значение напряжения аналогового сигнала превышает опорное, то на выходе формируется низкий уровень потенциала. Величины выходных напряжений компаратора соответствуют уровням напряжений цифровых ИС, то есть компаратор осуществляет преобразование пороговых сигналов в цифровую форму. Компараторы находят применение в качестве пороговых устройств в автоматике, аналого-цифровых преобразователях, дискриминаторах амплитуды импульсов, а также в качестве усилителей считывания сигналов магнитной и полупроводниковой памяти. Стабилизаторы напряжения предназначены для получения стабильных нанряжений, питающих интегральные схемы.
Структурно стабилизатор напряжения состоит из управляющего элемента, представляющего собой составной транзистор, включенный между входом и выходом схемы, и дифференциального каскада, вырабатывающего сигнал ошибки, подаваемый на базу составного транзистора.
На один из входов дифференциального каскада поступает высокостабильное опорное напряжение, на второй — часть напряжения с выхода схемы. Сигнал ошибки пропорционален разности напряжений, действующих на входе дифференциального каскада. Когда напряжение на выходе схемы возрастает за счет некоторых дестабилизирующих факторов, сигнал ошибки частично запирает составной транзистор и падение напряжения на нем увеличивается, что ведет к уменьшению выходного напряжения, благодаря чему возрастает стабильность выходного напряжения.
Аналоговые коммутагпоры предназначены для распределения во времени сигналов, поступающих на обработку от нескольких источников. В основе построения этих ИС лежит схема электронного ключа на базе биполярного или полевого транзистора. Широкое распространение получили коммутаторы на базе МДП-транзисторов, включаемых последовательно между источником сигнала и потребителем и работающих в линейном режиме. Для того чтобы пропускать положительную и отрицательную полуволны, коммутатор состоит из двух МДП- транзисторов, один из которых имеет встроенный электронный канал, а другой— встроенный дырочный. Аналого-цифровые (АЦП) и цифроаналоговые (ЦАП) преобразователи предназначены для преобразования, соответственно, аналоговых сигналов в цифровые и цифровых сигналов в аналоговые.
Эти преобразователи выполняют в виде больших интегральных схем (БИС), содержащих несколько тысяч элементов, из которых образуются аналоговые и цифровые узлы, обесцечиваюшие генерирование эталонных напряжений, коммутацию аналоговых сигналов, сравнение аналоговых сигналов с эталонными напряжениями, усиление и преобразование сигналов, масштабирование, запоминание и целый ряд других операций. Все это осуществляется с высокой точностью и высоким быстродействием. Специализированные ИМС предназначены для использования в бытовой радиоэлектронной аппаратуре.
К таким ИМС относятся генераторы электрических колебаний различной формы, детекторы амплитудно-модулированных и частотно-модулированных колебаний, усилители и преобразователи частоты. Созданы З9О Глава 7. Аналоговые интегральные микросхемы ИМС, предназначенные для построения однокристальных супергетеродинных радиоприемников. Большое количество ИИС выпускается для применения в телевизионных приемниках.
На базе этих ИМС разрабатываются селекторы каналов, тракты изображения, блоки строчной и кадровой развертки, блоки цвет- ности и т. д. В последнее время появились такие многоцелевые аналоговые БИС, как программируемые ОУ и таймеры. Программируемые ОУ состоят из одного или нескольких ОУ, перестраиваемых на два и более режимов работы. Таймеры, настраиваемые внешней коммутацией обратной связи, реализуют различные специальные аналоговые функции, характерные для импульсной техники.
Номенклатура аналоговых ИМС постоянно расширяется. Состав серий аналоговых ИМС не разрабатывается на базе основного функционального элемента, а включает в себя широкий класс микросхем различного схемотехнического исполнения, которые в совокупности позволяют реализовать отдельные группы устройств аналогового типа в микроэлектронном исполнении. Контрольные вопросы 1. С какой целью в аналоговых интегральных схемах применяют каскады с динамической нагрузкой и составные транзисторы? 2. Для чего применяется схема сдвига потеициала? 3, Что такое генератор стабильного тока и для чего он служит? 4. Что представляет собой дифференциальный каскад? 5.
Как реагирует дифференциальный каскад на синфаэный и дифференциальный сигналы? 6. Что такое коэффициент ослабления синфазного сигнала? 7. В чем заключаются особенности выходных каскадов аналоговых интегральных схем? 8. Какова структура электрической схемы операционного усилителя? 9. Почему усиление операционного усилителя зависит от внешних элементов? Глава 8 Цифровые интегральные микросхемы Цифровые интегральные микросхемы (ИМС) предназначены для преобразования сигналов, изменяющихся по закону дискретной функции. Такие сигналы имеют только два значения, Уг и У', называемые логическим нулем и логической единицей соответственно (рис. 8.1).
Разность напряжений, соответствующих логическому нулю и логической единице, называется логическим перепадом: У, = У' — Уе. ино. вл В основе построения цифровых ИМС лежат электронные ключи, характеризующиеся двумя состояниями: разомкнутым и замкнутым, Соединяя определенным образом электронные ключи между собой, можно создать электронные схемы, позволяющие осуществлять логические операции с цифровыми сигналами, их хранение, задержку во времени и т.
д. Цифровые ИМС являются основой для создания сложных устройств вычислительной техники. з92 Глава 8. Цифровые интегральные микросхемы 8.1. Электронные ключи на биполярных транзисторах Простейшая схема ключа на биполярном транзисторе приведена на рис. 8.2, а. На входе схемы включен источник управляющих сигналов и, с внутренним сопротивлением Яб, питающий базовую цепь транзистора током (6 = и,/Яб.
1 цаи Еил ык-э Рис. 8.2 Будем считать, что напряжение н, может принимать только два значения, И и Р, соответственно, ток базы 16 также принимает два значения; 4 н О и 16 н Р/Яб. Если (, = 1~, то режим работы ключа определяется точкой А (рис. 8.2, б), если (а = 1,',— точкой В. Точка В располагается в области режима насыщения транзистора Степень насыщения транзистора оценивается коэффициентом насыщения К = 4/16 „„, где 16 „— минимальная величина тока базы, при котором транзистор переходит в режим насыщения при заданной величине сопротивления Я„.
Влияние внешней нагрузки на работу ключа Подключение к электронному ключу внешней нагрузки влияет на его работу. Если нагрузкой является активное сопротивление К„(рис. 8.3, и), то режим работы в открытом и закрытом состояниях определяется так, как зто показано на рис. 8.3, б. На поле выходных характеристик транзистора необходимо построить ВАХ нагрузки („=1(и„,) и результирующие характеристики ( ж 1„+ („ы/(и„,) для закрытого и открытого состояний ключа, После этого обычным путем надо провести линию нагрузки ( = (Е„„— и„,)/Я„. Точки ее пересечения с результирующими характеристиками будут характеризовать режим работы ключа в открытом и закрытом состояниях.
Из приведенных построений следует, что наиболее существенно изменяется положение точки А, определяющее уровень У,'„„. Влияние нагрузки на выходное напряжение ключа оценивают выходной характеристикой ЗЭЗ 8.1. Электронные ключи набиполярныхт анзисто ах и =~(!„). В общем случае таких характеристик может быть две: одна для низкого уровня выходного напряжения, другая для высокого. ! и+!и прин гб ! дюл Рис. 8.3 Ясли нагрузкой ключа является входное сонротнвление следующего ключа (рис.8.4, а), то на поле выходных характеристик транзистора тТ! необходимо настроить входную характеристику транзистора УТ, !и =Яи„,), как показано на рис. Я 4, б.
И' и,' б Рис. 8.4 Ем.п ик-э Как следует из построений, в этом случае резко уменьшается напряжение У' „, определяемое точкой А; оно равно напряжению на открытом эмитгерном переходе транзистора ЧТ, и составляет примерно 0,7 В. В результате уменьшается З94 Глава 8. Циф овые интег альные микросхемы размах сигнала У, = ГГ,'„„— 0' „. Чтобы ослабить влияние нагрузки на работу ключей, в цепь базы транзистора т'Т, последовательно включают резистор Вгь тогда характеристика ье =У(и„,) пойдет более полого, точка А' сместится в положение А". Во многих случаях к выходу ключа подключается несколько нагрузок.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
