Структурная схема ИМС TA2003. Функциональные узлы, входящие в состав ИМС

2. Структурная схема ИМС TA2003. Функциональные узлы, входящие в состав ИМС

Сверхминиатюризация элементной базы не изменила основного принципа построения структурной схемы супергетеродинного радиоприёмника. Структурная схема ИМС TA2003 приведена на рисунке 2.1

АМ RF– усилитель радиочастоты АМ–сигнала;

FM RF– усилитель радиочастоты ЧМ–сигнала;

FM/AM SW – переключатель АМ-ЧМ–режимов;

FM OSC – гетеродин для смесителя ЧМ–сигналов;

AM OSC – гетеродин для смесителя АМ–сигналов;

FM MIX – смеситель ЧМ–сигналов;

AM MIX – смеситель АМ–сигналов;

AGC – блок автоматической регулировки усиления;

AM IF – усилитель промежуточной частоты АМ–сигналов;

FM IF – усилитель промежуточной частоты ЧМ–сигналов;

AM DET – детектор АМ–сигналов;

FM DET – детектор ЧМ–сигналов.

Рисунок 2.1– Структурная схема ИМС АМ–ЧМ приёмника.

Опишем функционирование ИМС на уровне структурной схемы.

Начнем с описания работы части ИМС служащей для обработки ЧМ сигналов. Высокочастотный ЧМ сигнал с антенны поступает на вывод 1 ИМС, который является входом усилителя радиочастоты (FM RF). Здесь сигнал усиливается до амплитуды необходимой для дальнейшей обработки. С усилителя радиочастоты усиленный сигнал поступает на преобразователь частоты, который состоит из смесителя для FM – сигналов (FM MIX) и гетеродина (FM OSC). Гетеродин представляет из себя маломощный генератор, частота которого задается внешним контуром подключаемом к выводу 13 ИМС. Смеситель предназначен для получения промежуточной частоты. Выход смесителя – вывод 3 ИМС. Со смесителя сигнал поступает на вход усилителя промежуточной частоты (FM IF) – вывод 8 ИМС. Необходимо отметить что во внешних цепях между выводами 3 и 8 следует включать кварцевый фильтр для получения стабильной промежуточной частоты 10,7 МГц. Усиленный и стабильный сигнал промежуточной частоты поступает на детектор FM – сигналов, который представляет из себя 4-х квадрантный аналоговый перемножитель. Выход детектора – вывод 11 ИМС.

С антенны АМ – сигналов по 16-му выводу ИМС поступает на вход усилителя радиочастоты (AM RF). Усиленный сигнал поступает на преобразователь частоты состоящий из смесителя (AM MIX) и гетеродина (AM OSC). Частота гетеродина задается внешним контуром подключаемом к выводу 12 ИМС. Смеситель предназначен для получения промежуточной частоты. Выход смесителя – вывод 4 ИМС. Со смесителя сигнал поступает на вход усилителя промежуточной частоты (AM IF) – вывод 7 ИМС. Во внешних цепях между выводами 4 и 7 следует включать кварцевый фильтр для получения стабильной промежуточной частоты 465 кГц. Усиленный и стабильный сигнал промежуточной частоты поступает на детектор AM – сигналов. Выход детектора – вывод 11 ИМС.

В цепи преобразования AM – сигналов имеется блок автоматической регулировки усиления (AGC). Автоматическая регулировка усиления – система, автоматически изменяющая усиление электрических колебаний при изменении напряжения сигнала на входе 16. Действие АРУ направлено на значительное уменьшение изменений напряжения выходных сигналов на выводе 11 по сравнению с входными. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей высокой, промежуточной частоты и преобразователя частоты, уменьшая их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот.

Рассмотрим подробнее функциональные узлы, входящие в состав ИМС.

Усилитель радиочастоты. Функциями усилителя радиочастоты являются:

а) усиление полезного сигнала;

б) обеспечения совместно с входным устройством частотной избирательности приемника по отношению к побочным сигналам;

в) снижение коэффициента шума приемника, что обеспечивает повышение реальной чувствительности приемника;

г) обеспечение линейности усиления и ослабления нелинейных явлений в радиоприемнике, возникающих в условиях одновременного приема и сильных помех.

В соответствии с выполняемыми функциями усилитель радиочастоты должен удовлетворять заданным численным значениям следующих качественных показателей:

а) диапазон рабочих частот;

б) полосы пропускания определяемой при проектировании структурной схемы из условий требуемых ослаблений побочных сигналов;

в) коэффициента устойчивого усиления;

г) требуемого значения динамического диапазона;

д) минимально возможного коэффициента шума.

В разрабатываемой ИМС блоки УРЧ обеспечивают такие параметры приемника как:

диапазон рабочих частот для FM 76 -108 МГц, для AM 530 – 1600кГц ;

чувствительность для FM 10 мкв, для AM 50 мкв;

соотношение сигнал шум для FM 62 dB, для AM 43 dB;

коэффициент нелинейных искажений для FM 0,4 %, для AM 1,0 %.

Преобразователь частоты супергетеродинного радиоприемника осуществляет функцию перемещения спектра принимаемого сигнала. Это перемещение происходит в преобразователе без нарушения ширины спектра и с сохранением закона модуляции. Преобразователь частоты рассматривается как элемент линейной части супергетеродинного радиоприемника; он обеспечивает практически линейную зависимость между амплитудой промежуточной частоты и амплитудой напряжения сигнала.

При необходимости преобразователи частоты позволяют получить постоянное значение промежуточной частоты независимо от частоты принимаемого радиосигнала. Это даёт возможность осуществить большее усиление и хорошую избирательность радиосигнала в тракте промежуточной частоты.

Преобразователи частоты состоят из преобразующего элемента, генератора высокой частоты и резонансной системы.

Преобразующий элемент представляет собой двухполюсной нелинейный элемент – смеситель.

Генератор высокой частоты (гетеродин) вырабатывает синусоидальное напряжение высокой частоты, используемое для изменения крутизны вольт – амперной характеристики смесителя во времени, - это и обеспечивает преобразование частоты принимаемого сигнала.

При преобразовании частоты на смеситель подаются одновременно напряжения сигнала и гетеродина. Независимо от типа смесителя и условий преобразования полученный продукт преобразования всегда один и тот же – напряжение промежуточной частоты, изменяющееся в соответствии с модуляцией принимаемого сигнала. Для выделения требуемых составляющих спектра выходного напряжения на выходе смесителя используется резонансная система с определённой полосой пропускания частот. В данной микросхеме резонансная система представляет из себя кварцевый фильтр, подключаемый к выводам ИМС в виде навесных элементов. Для АМ – 4 и 7 , а для FM – 3 и 8 вывода ИМС.

Усилитель промежуточной частоты. Функциями усилителя промежуточной частоты являются: обеспечение основной избирательности приемника по отношению к сигналам, несущие частоты которых близки к несущей частоте принимаемого сигнала; формирование полосы пропускания частот приемника, обуславливающей необходимую точность воспроизведения на его выходе принимаемого сигнала.

Детектор сигнала – устройство, предназначенное для преобразования спектра модулированного радиосигнала в электрический сигнал, соответствующий модулирующему. К детекторам радиосигналов предъявляются следующие основные требования:

а) высокая степень соответствия закона изменения получаемого на выходе первичного сигнала закону изменения модулируемого параметра радиосигнала на входе;

б) малое ухудшение отношений сигнал – помеха и сигнал – шум на выходе по сравнению с соответствующими отношениями на входе;

в) хорошая фильтрация колебаний промежуточной частоты на выходе схемы;

г) высокий коэффициент передачи;

д) высокое входное сопротивление.