НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ ПОСТРОЕНИЯ АНАЛОГОВЫХ УСТРОЙСТВ НА МИКРОСХЕМАХ
Использование выпускаемых промышленностью микросхем широкого применения для создания аналоговых радиоэлектронных устройств требует учета целого ряда особенностей, связанных с реализованными в микросхемах решениями, с номенклатурой микросхем и их параметрами, с конструктивно-технологическим уровнем производства.
Интегральные микросхемы позволяют на более высоком уровне использовать функционально-узловой метод проектирования. Этот метод основан на широком применении при разработке аппаратуры типовых функциональных узлов, в качестве которых могут выступать как отдельные микросхемы, так и несколько микросхем, выполняющих определенное преобразование сигнала.
Аналоговые микросхемы выпускают, как правило, функционально-незавершенными. Это обусловлено большим разнообразием схем аналоговых устройств, необходимостью использования микросхем на различных частотах, с различными видами нагрузки, а также отсутствием в микросхемах конденсаторов и катушек индуктивности больших номиналов. Для удовлетворения высоких требований по селективности и подавлению различных побочных излучений радио и телевизионных устройств в усилителях ВЧ, ПЧ и преобразователях используют внешние катушки и конденсаторы, а также пьезокерамические и кварцевые фильтры. Перспективны методы создания избирательных цепей на основе элементов R и С в сочетании с усилителями (активные RС-фильтры). Опубликованы результаты разработки микросхемы гиратора, позволяющего создавать искусственные индуктивности от 1 мГн до 100 Гн с добротностью от 30 до 500.
С другой стороны, при создании единичных образцов аппаратуры на функционально-незавершенных микросхемах радиолюбитель имеет возможность наиболее эффективно использовать микросхемы в конкретном варианте их включения путем тщательного подбора внешних элементов. При построении трактов аналоговых устройств на нескольких микросхемах возникает задача их согласования и согласования с другими компонентами (трансформаторами, фильтрами, контурами).
Для облегчения решения задачи согласования желательно применять микросхемы одной серии.
Применение микросхем часто вызывает изменение установившихся принципов построения трактов аналоговых устройств. Например, вместо покаскадного использования селективных компонентов наиболее часто применяют сосредоточенную фильтрацию сигнала после нескольких каскадов широкополосного усиления.
Важную роль при создании аппаратуры на микросхемах приобретают вторичные источники питания. Появление специальных микросхем (см. гл. 2) позволило осуществлять стабилизацию напряжения питания отдельных каскадов. Одновременно такие микросхемы обеспечивают фильтрацию напряжения и развязку каскадов по цепям питания, что обычно производилось с помощью дросселей, резисторов и конденсаторов большой емкости.
При использовании микросхем в большей взаимосвязи, чем при конструировании устройств на транзисторах, должны решаться схемотехнические и конструктивно-технологические вопросы. Это относится к расположению микросхем и радиокомпонентов на печатной плате, мерам по исключению самовозбуждения, уменьшению наводок, отводу тепла и ряду других вопросов, которые рассмотрены в гл. 6.
Новые возможности для радиолюбителей открывает применение интегральных микросхем операционных усилителей. В сочетании с внешними компонентами операционные усилители позволяют реализовать большое количество функций по преобразованию сигналов, встречающихся в аналоговых устройствах. Это быстро развивающееся и принципиально новое направление в радиолюбительской практике.
Применение интегральных микросхем позволяет реализовать ряд более сложных схемных решений. Например, при использовании амплитудной модуляции в настоящее время нельзя получить высокое качество приема музыкальных передач, особенно в KB диапазоне. По этой причине в настоящее время получает широкое распространение ЧМ вещание в УКВ диапазоне. Применяя когерентный детектор в сочетании с системами АРУ и АПЧ, можно получить значительно большее отношение сигнал/шум, хорошее качество приема при больших замираниях сигнала, лучшую многосигнальную селективность.
Однако такая аппаратура отличается высокой сложностью, и ее массовое производство возможно только на основе использования интегральных микросхем.
Главное преимущество интегральной технологии — возможность изготовления большого количества идентичных по параметрам транзисторов и резисторов, причем стоимость этих элементов почтя не зависит от их числа в микросхеме. Поэтому, если раньше разработчики старались сократить в устройствах число компонентов, особенно активных (ламп, транзисторов), то при конструировании аппаратуры на микросхемах возник совершенно новый подход, который заключается в использовании микросхем с возможно большей степенью интеграции, если даже это приводит к более сложным схемотехническим решениям. При таком подходе существенно повышается надежность устройств, их эксплуатационные удобства, уменьшаются масса и габаритные размеры.
Применение микросхем с повышенным уровнем интеграции позволяет осуществлять самые сложные технические решения и иметь при этом максимально достижимые параметры радиоаппаратуры в прежних габаритных размерах. Например, разрабатываются квадрофонические радиоприемники, магнитофоны и электрофоны, которые позволяют передавать глубину объемного звучания. С применением микросхем стало возможным создание любительского переносного радиоприемника с параметрами, которые раньше достигались только в профессиональных радиоприемниках. Такой радиоприемник может иметь практически все радиовещательные и радиолюбительские диапазоны, кроме станций с амплитудой и частотной модуляцией, обеспечивать прием радиостанций, работающих на одной боковой полосе, а также в режиме частотного или амплитудного телеграфирования. Иметь такой малогабаритный радиоприемник — мечта многих радиолюбителей.
Далее показаны некоторые возможности применения отечественных микросхем для создания радиоприемников, магнитофонов и телевизоров. Ознакомление с приведенными примерами поможет радиолюбителям учесть опыт других разработчиков при создании собственных конструкций.
