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ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Interruptores integrados: parámetros, aplicación. Dato de referencia
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Referencias Los interruptores integrados con control electrónico se utilizan ampliamente en equipos domésticos modernos para conmutar señales de video y audio. El artículo publicado habla sobre cómo reemplazarlos al reparar equipos extranjeros y sobre algunos ejemplos interesantes del uso de dichos interruptores. De la amplia gama de circuitos integrados producidos por empresas extranjeras, los interruptores son uno de los tipos más universales. Puede encontrar interruptores integrados (IC) en casi cualquier modelo moderno de TV, VCR, amplificador AF, videocámara, sintonizador, grabadora de audio, así como en otros equipos domésticos. En la tecnología de las comunicaciones, la electrónica industrial y otras áreas, los IR se utilizan no menos ampliamente. Un pequeño número de circuitos integrados tienen análogos nacionales, pero la mayoría de ellos son producidos únicamente por empresas extranjeras. Muchos circuitos integrados tienen características técnicas impresionantes, a menudo no requieren el uso de ningún elemento externo adicional y son "sin pretensiones" en términos de parámetros de suministro de energía. En este sentido, consideraremos aspectos del uso de IR en una variedad de diseños de radioaficionados, así como cuestiones de su identificación en equipos y la selección de análogos para reparaciones. Los problemas asociados con la identificación de microcircuitos en general y de IR en particular surgen muy a menudo en la práctica de reparación, especialmente cuando los microcircuitos en paquetes de montaje en superficie en miniatura solo tienen marcas digitales. En tales casos, es muy difícil incluso pedir un microcircuito sin su nombre completo. Desde la creación de los primeros circuitos integrados por TEXAS INSTRUMENTS (EE.UU.) en 1958, se han producido tal cantidad de tipos que a menudo resulta extremadamente difícil obtener información técnica fiable sobre ellos. Los intentos de estandarizar las designaciones de microcircuitos a escala internacional no han tenido mucho éxito, aunque, por ejemplo, los fabricantes europeos están tratando de adherirse a los principios de codificación de los nombres de microcircuitos de la organización internacional PRO ELECTRON (ASSOCIATION INTERNATIONAL PRO ELECTRON) [ 1]. En la práctica, en la mayoría de los modelos de equipos de vídeo y audio vendidos aquí (y no solo) predominan los chips de origen asiático, principalmente japonés. Además, no estamos hablando sólo de los equipos japoneses, sino también de muchos tipos de productos de empresas europeas y estadounidenses, en los que la proporción de microcircuitos japoneses es muy importante. Lamentablemente, el autor desconoce los principios de codificación de chips adoptados en Japón. Presumiblemente están determinados por la Asociación Japonesa de Electrónica Industrial EIAJ (ASOCIACIÓN INDUSTRIAL ELECTRÓNICA Y MECÁNICA DE JAPÓN), pero no son consistentes con el sistema europeo. Por lo tanto, en el futuro, los nombres de los microcircuitos se darán de acuerdo con la información obtenida por el autor de la práctica de trabajar con equipos específicos (mediante etiquetado) y de los diagramas de circuitos. Es de destacar que actualmente es difícil determinar el país de fabricación de los microcircuitos; su producción por parte de empresas líderes se establece mucho más allá de las fronteras de sus países. En cuanto a los circuitos integrados, el autor ha encontrado microcircuitos japoneses producidos en Malasia, Singapur, Filipinas, Taiwán, Corea y otros países. Se puede suponer que el número de países que producen microcircuitos japoneses es mucho mayor, ya que solo algunos tienen las marcas adecuadas. Los circuitos integrados más utilizados para equipos domésticos de vídeo y audio son los producidos por ROHM, TOSHIBA, SANYO, MATSUSHITA, JRC, MITSUBISHI, NEC (Japón), MOTOROLA (EE. UU.), SGS - THOMSON (Francia), etc. Circuitos integrados más especializados También se producen muchas otras empresas. Hay bastantes circuitos integrados total o parcialmente intercambiables, producidos por diferentes empresas y con diferentes marcas en las carcasas. La información sobre la selección de análogos al reparar equipos de radio en tales casos puede resultar muy útil. Por ejemplo, un microcircuito poco común disponible comercialmente marcado como 4066 en un paquete de montaje en superficie (nombre completo: MN4066BS de MATSUSHITA) se puede reemplazar con un análogo funcional de varios otros microcircuitos: BU4066B, BU4066BC (RHOM), mPD4066BC (NEC), TC4066BP (TOSHIBA), HCF4066BE (SGSTHOMSON), MC14066BCP (MOTOROLA), CD4066BE, LC4066B, etc. en paquete estándar (14 pines), y en muchos casos, domésticos K561KT3, 564KT3, KR1561KT3. Los parámetros, pines y circuitos de conmutación para IR domésticos (multiplexores) son fáciles de encontrar en la literatura [2]. Además del interruptor analógico de cuatro canales K561KT3, los equipos extranjeros también utilizan otros que tienen análogos funcionales nacionales en las series K176, K561, 564, KR1561. Los análogos completos, fabricados en cajas idénticas y con características eléctricas idénticas, son mucho más difíciles de seleccionar, ya que la literatura de referencia original sobre microcircuitos extranjeros todavía es de difícil acceso en nuestro país. Sin embargo, desde el punto de vista de la práctica de reparación, por ejemplo, la diferencia en los valores de velocidad o capacitancia entre los terminales e incluso un tipo diferente de carcasa no juega un papel importante. El resultado específico es importante: restaurar la funcionalidad del equipo utilizando medios accesibles (y económicos). A continuación se enumeran los análogos funcionales de las series IR nacionales K176, K561, 564, KR1561, conocidas por el autor, correspondientes a las extranjeras: TC4016B, TC4016BP, CD4016BE, CD4016BF - K176KT1; MN4051B, CD4051BF, MC14051BF, HD14051BP, HEF14051BP, SCL4051BE - K561KP2, 564KP2, KR1561KP2; M4052BP, MC14052BCP, TC4052BP, CD4052BE, HCF4052BE - K561KP1, 564KP1, KR1561KP1; MC14512AP, CD4512BE - KR1561KP3; MC14519BF, MC14519BP, CD4519BE - KR1561KP4. En los equipos domésticos de vídeo y audio se utiliza mucho un IR integrado de dos canales con control independiente, que no tiene análogos domésticos, con diferentes marcas según el fabricante: BU4053, TC4053BP, CD4053AE, CD4053BF, HEF4053BP, HD14053BP, MC14053BCP, MC14053BE, 4053B CN, SCL4053BE, etc. Con su ayuda, es conveniente, por ejemplo, organizar la conexión de dos grabadoras de audio y video estéreo al UMZCH y a un televisor (entradas de canal izquierdo y derecho y entradas de video). La distribución de pines y el diagrama de bloques de dicho interruptor se muestran en la Fig. 1 (las designaciones de pines corresponden a las adoptadas por MITSUBISHI). Las teclas A, B, C se controlan de forma independiente mediante las entradas SA, SB, SC. La posición H de las teclas corresponde al nivel 1 en la entrada de control, la posición L corresponde al nivel 0. La tensión del nivel 1 en las entradas de control debe ser igual a al menos el 70% de la tensión de alimentación VDD, y el nivel 0, no más del 30 %. Cuando se aplica el nivel 1 a la entrada de control E, todos los interruptores están abiertos independientemente del valor de voltaje en las entradas SA, SB, SC. Con fuente de alimentación única, el pin VEE está conectado al cable común VCS.
La tensión de alimentación VDD del interruptor puede estar en el rango de 3...15 V. La resistencia de la clave pública, la velocidad y las capacidades de entrada y salida dependen de su valor. Cuanto mayor sea este voltaje, mejores serán los parámetros de las teclas. La resistencia de la clave pública de un valor de 500 ohmios o más a una tensión de alimentación de 5 V disminuye a 100 ohmios o menos a 15 V. La velocidad de los interruptores aumenta casi proporcionalmente a la tensión de alimentación, depende de los parámetros (resistencia y capacitancia) de la carga y es aproximadamente igual a 50 ns con una tensión de alimentación de 15 B (por velocidad nos referimos al tiempo de retardo para encender/apagar la llave desde el momento en que se da la señal de control). Los valores de las capacitancias de entrada y salida también son mínimos a una tensión de alimentación de 15 V y son iguales a 15...30 pF. Los valores específicos de los parámetros IR también están determinados por las opciones de diseño (tienen diferentes índices de letras: AE, BE, BF, BP, BCP, BCN, etc.) de diferentes fabricantes. Si es necesario conmutar señales de polaridad opuesta, el pin VEE recibe una tensión de alimentación en el rango de 0...-12 V. Solo debe recordar que el voltaje máximo entre los pines VDD y VEE no debe exceder 15 V (valor absoluto total). El rango máximo de señales transmitidas también depende de los valores de los voltajes de suministro, que no deben "acercarse" a más de 0,2 V para los voltajes en los pines VDD y VEE. Consideremos las características del uso de IR usando el ejemplo del televisor común FUNAI-TV-2100AMK10HYPER, cuyo fragmento de diagrama de circuito se muestra en la Fig. 2. Este modelo proporciona modo de sonido estéreo cuando funciona a través de entradas externas ubicadas en los paneles frontal y posterior. Las resistencias de entrada de 100 kOhm están determinadas por las resistencias R729, R730. Las señales de sonido de los canales izquierdo y derecho a través de los condensadores C703, C704 se suministran a los pines 5 y 2 del microcircuito IC701. Dado que se utiliza una fuente de alimentación unipolar del microcircuito con un voltaje de +8 V, un requisito previo para la transmisión sin distorsiones de señales de audio debe ser la presencia de un voltaje constante en las entradas. En nuestro caso, se aplica un voltaje de +710 V desde los divisores R711R713 y R714R4 a las entradas del microcircuito. Para proteger las entradas contra sobretensiones, se instalan diodos Zener D704, D706 para un voltaje de 8,2 V.
En el caso de recibir transmisiones de televisión al aire, la señal de sonido del chip del canal de radio M52340S de MITSUBISHI (IC301, su pin 46 tiene un voltaje de +2,6 V) llega simultáneamente a los pines 1 y 3 del chip IC701. Las señales de salida de los pines 15 y 4 del interruptor pasan a través del control de volumen electrónico en el chip IC801 (UPC1406HA) al amplificador estéreo integrado LA4261. Las unidades de transmisión de señales de vídeo tienen un diseño un tanto inusual. Desde las entradas de vídeo externas, a través del filtro antiinterferencias L702C713, se suministra al seguidor de emisor en el transistor Q701 con alta impedancia de entrada. En este caso, el rango del PCTV en la entrada, en lugar del valor estándar de 1 V, resulta ser igual a 1,8...2 V. A continuación, la señal de video a través del pin 12 del microcircuito IC701, que es cerrado con el pin 14 (interruptor A en el modo "Video"), pasa a través de dos repetidores emisores más en los transistores Q703, Q702. Como resultado, la oscilación de la señal en la salida de video cuando se carga en una entrada de video con una resistencia de 75 ohmios resulta ser igual al valor estándar de 1 V. La desventaja de esta conexión es la falta de coincidencia en el entrada de video, como resultado de lo cual, con un cable de conexión de gran longitud, los componentes de alta frecuencia del PCTV pueden bloquearse, es decir, una ligera disminución de la claridad e incluso la saturación del color en el sistema PAL. En el modo de visualización de televisión (otra posición de la tecla A), la señal del detector de video de la unidad de canal de radio (pin 52 del chip IC301) a través de los filtros de muesca CF31, CF32, divisor R722R723 llega al pin 13 del chip IC701. A continuación, la señal de video a través del seguidor del emisor en el transistor Q703 se ramifica en dos direcciones: a la salida de video, como se describe, y a través del divisor R732R705 a la entrada de los canales de brillo y color del chip IC301 (pin 36). Todas las teclas del interruptor IC701 se controlan simultáneamente suministrando el nivel 0 o 1 (+8 V) desde el inversor al transistor Q706, que es conmutado por el microprocesador IC101 (M37220M). En su pin 5, el nivel 1 (+5 V) corresponde al modo de entrada de vídeo y el nivel 0 corresponde al modo de visualización de televisión. Los interruptores integrados (IC) no escasean actualmente y sus precios son bastante asequibles. Por lo tanto, las dificultades en su uso surgen principalmente solo cuando es necesario reemplazar microcircuitos en paquetes de montaje en superficie en miniatura. Se utilizan ampliamente en cámaras de video y modelos modernos de videograbadoras de varias empresas. Para estos casos, son más adecuados los microcircuitos domésticos de la serie 564 en paquetes con conductores planos. Los interruptores integrados TC4053 y otros, aunque no tienen análogos domésticos completos, se pueden reemplazar fácilmente, por ejemplo, con dos microcircuitos KR590KN4, cada uno de los cuales contiene teclas duales con control independiente. Se puede ensamblar una amplia variedad de dispositivos de radioaficionado mediante IR. Por ejemplo, en [3] se describe su uso en un generador de voltaje de rampa y en un dispositivo de muestreo y retención para el convertidor de número de línea de sistemas de control automático de VCR. Como otro ejemplo, consideremos el uso de IR en un dispositivo para restaurar el componente CC de una señal de televisión. Se sabe que la señal de vídeo contiene un componente constante, cuyo valor depende del contenido de la imagen y cambia con una frecuencia de 0...3 Hz. Debido a la presencia de condensadores de acoplamiento en los equipos de generación de señal de vídeo, ésta suele perderse. Se restaura artificialmente en los puntos necesarios a lo largo del tramo. Uno de estos puntos debería denominarse entrada del modulador de televisión, que transfiere PCTV a la región de alta frecuencia. En la figura 3 se ilustra esquemáticamente cómo el componente constante de una señal de vídeo de televisión afecta la calidad de la modulación. XNUMX.
Los moduladores para formadores de señales de radio y televisión de baja potencia suelen ser dispositivos cuya resistencia a las corrientes de alta frecuencia depende del valor de voltaje en la entrada de control. Una característica de modulación típica de dicho dispositivo se muestra en la Fig. 3, a. Para una transmisión sin distorsiones de señales de imagen, el voltaje de modulación no debe exceder la porción lineal de la característica. En este caso, la envolvente de la señal de radio (el relleno de HF no está dibujado) tendrá la forma que se muestra en la Fig. 3, b. Según GOST 18471-83, GOST 21879-76, que definen los parámetros de las rutas y señales de transmisión de televisión, los niveles de la señal de radio de la imagen deben ser los siguientes: 1) correspondiente a pulsos de sincronización (nivel máximo de portadora) - 100%; 2) correspondiente al nivel de extinción - 75 + 2,5%; 3) correspondiente al nivel de blanco - 155 + 2%; 4) mínimo (portadora residual no modulada) - 75 + 2%. Estos requisitos son bastante estrictos y no es fácil cumplirlos durante el funcionamiento prolongado del equipo en diversas condiciones externas. La gravedad del problema se evidencia en la experiencia de muchas empresas de televisión regionales y locales de bajo presupuesto, cuya calidad de señales no siempre cumple con los requisitos de las normas (cuando no hay dinero para equipos de control y medición, es difícil para hablar de la calidad de la radiodifusión). El nivel del componente CC de la señal de imagen real varía en un rango bastante amplio. Sin un componente constante, se reproducirá en la pantalla de un cinescopio con distorsiones en el brillo del fondo y diferencias de brillo entre grandes detalles (en lugar de partes blancas habrá partes grises, etc.). Para eliminarlos se utilizan restauradores especiales de componentes constantes (DCC) o, en otras palabras, abrazaderas de nivel (CLAMPING). Hay dos tipos de IPS: no controlado (utilizando un detector de diodo de pico) y controlado (utilizando un generador de impulsos de pinza). Las abrazaderas de nivel no controladas tienen una menor precisión para restaurar el componente constante y, lo más importante, una baja temperatura y una estabilidad a largo plazo, es decir, con los cambios de temperatura y el envejecimiento, el punto de operación (en nuestro caso, el modulador) se mueve a lo largo de la característica de modulación ( Figura 3a). Cuando el punto de operación se desplaza hacia la derecha, los pulsos de reloj de la señal de televisión caen en la sección no lineal superior de la característica. Como resultado, los pulsos de sincronización en la señal de radio se "aplanan", lo que provoca una falla en la sincronización en el receptor, especialmente en la sincronización de cuadros (contracción vertical de la imagen). Si el punto de operación se desplaza hacia la izquierda, el nivel de blanco en la señal aparece en la porción no lineal inferior de la característica, y en la imagen aparecen halos “negativos” y de colores alrededor de los objetos. En ambos casos, el nivel de emisiones fuera de banda y de interferencia combinada aumenta considerablemente. Los VPS administrados no tienen estas desventajas, pero son mucho más complejos. Áreas de aplicación de VPS controlados: modeladores de señales de televisión multicanal, generadores de señales de prueba de alta precisión, modeladores de señales de televisión estándar que funcionan bajo grandes cambios de temperatura ambiente, etc. En general, si es necesario obtener una alta calidad imagen estable al conectar equipos de vídeo, el uso de VPS controlado es muy útil. La abrazadera de nivel desarrollada por el autor no contiene elementos escasos y puede ser repetida por radioaficionados medianamente cualificados. Su diagrama de circuito se muestra en la Fig. 4, y los oscilogramas en los puntos característicos se encuentran en la Fig. 5. La base del VPS es el interruptor integrado DA2, controlado por un generador de impulsos de fijación en los microcircuitos DA3, DD1.
El PCTV que llega a la entrada de video se alimenta a través del capacitor C6 al generador de pulsos de sincronización horizontal en el chip DA3, que es una versión simplificada del submódulo de sincronización de TV 3USCT. Los pulsos positivos (Fig. 5, oscilación 2) del pin 3 de este microcircuito afectan el retardo de tiempo de un solo disparo en el disparador DD1.1, activado por el flanco de cada pulso. El disparador DD1.2 contiene el propio generador de impulsos de sujeción, activado por la caída de los impulsos del generador de retardo (Fig. 5, oscilaciones 3 y 4). Los impulsos de fijación (fig. 5, oscilación 4) se encuentran en el tiempo en la zona posterior de los impulsos de supresión horizontales.
Al mismo tiempo, el PCTV pasa a través del filtro de paso bajo R2C1L1C2R3, que sirve para limitar el espectro de la señal recibida en la salida del modulador de RF, a través del seguidor del emisor en el transistor VT1, el condensador de almacenamiento C5 y el amplificador operacional DA1. a la salida del VPS para su posterior suministro al modulador o a otros dispositivos necesarios. La tensión de sujeción (Fig. 5, oscilación 5) depende de la posición del control deslizante de la resistencia de recorte R15. Cuando aparecen los pulsos de fijación, el interruptor del chip DA2 se abre y el condensador de almacenamiento C5 se carga rápidamente a un voltaje aproximadamente igual al voltaje a través de la resistencia R15. Después del final del pulso de fijación, es decir, durante la parte activa de cada línea, el voltaje constante en la placa derecha (según el diagrama) del capacitor C5 permanece prácticamente sin cambios, ya que la resistencia de entrada del amplificador operacional DA1 y la salida La resistencia de la clave privada del interruptor DA2 es muy alta (unidades de megaohmios). En consecuencia, la tensión de sujeción resulta ser independiente del contenido de la imagen de la señal transmitida y altamente estable (determinada por los parámetros del diodo Zener VD2). Se puede cambiar dentro de un rango bastante amplio sintonizando la resistencia R15, es decir, para garantizar que el modulador pueda funcionar sólo en la parte lineal de la característica de modulación. En la abrazadera de nivel hay condensadores de óxido - K50-35, etc., el resto - cerámicos de cualquier tipo, resistencias variables - SP4-1a, etc., selladas, permanentes - OMLT-0,125, estranguladores - DM-0,1. El dispositivo debe ser alimentado desde una fuente altamente estable con baja ondulación. La placa de circuito impreso del dispositivo se coloca en una carcasa protectora y se separa de las unidades de RF del modulador mediante particiones protectoras. El circuito R10C21R11 se utiliza para eliminar la influencia de la impedancia de salida de la clave pública del interruptor DA2 en el nivel de la subportadora de crominancia transmitida durante las almohadillas posteriores de los pulsos de supresión horizontal cuando se opera en el sistema SECAM, así como para limitar el espectro de la señal de radio moduladora. Se incluye la resistencia R7 para eliminar la posible autoexcitación del amplificador operacional DA1. El divisor R12R13 (puede estar ausente) es necesario para moduladores con un voltaje de sujeción requerido bajo (por debajo de 2 V). La resistencia aproximada de la resistencia R12 es de 1...2 kOhm. La resistencia R13 se selecciona para la versión específica del dispositivo en el que está cargado el pestillo. En cuanto a la construcción del modulador en sí, se puede utilizar, por ejemplo, una versión modificada utilizada en el dispositivo transceptor de la grabadora de vídeo Elektronika-VM12, descrita en [4]. La modificación se reduce a quitar el diodo VD3 y cortocircuitar el condensador C24 (Fig. 3b en [4]). Para configurar el VPS se necesita un osciloscopio universal con modo de sincronización externa y un generador de señal de prueba de televisión. La forma de las señales de radio de alta frecuencia se monitorea con un osciloscopio de banda ancha (S1-75, S1-108) o, utilizando una unidad de canal de radio de TV de control sintonizada a la frecuencia requerida, con un osciloscopio universal, que se conecta al salida del detector de vídeo del televisor. En primer lugar, establezca el período de repetición del pulso en el pin 3 del microcircuito DA3 (ver Fig. 4) en 64+0,5 μs. En este caso, no se proporciona ninguna señal de entrada. Luego, aplicando PCTV a la entrada, se mide la duración del pulso en los pines 1 y 13 del microcircuito DD1. Si hay desviaciones de los valores mostrados en la Fig. 5, seleccione las resistencias R20 y R21. A continuación, conectando un televisor de control o un osciloscopio de banda ancha a la salida del modulador de RF, ajuste las resistencias R15 y R3 de modo que la relación de los niveles de la señal de radio modulada corresponda a las gradaciones de la señal de brillo del PCTV de entrada (es Es más conveniente hacerlo con la señal “Escala de grises”, sin señales de color), centrándonos en la Fig. . 3 Las empresas extranjeras utilizan no menos ampliamente el IR con amplificadores incorporados. Se caracterizan por el uso de una fuente de alimentación unipolar, control directo de niveles TTL o CMOS y un reducido número de elementos externos. Como ejemplo, podemos enumerar los siguientes microcircuitos: LA7026 (SANYO) - audio-video-IR dual, LA7016 (SANYO) - video-IR, NJM2234L (JRC) - audio-IR de dos canales, BA7604N (ROHM) - dos -canal universal, M52065FP (MITSUBISHI) - banda ancha de dos canales incorporada, etc. Literatura
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