В условиях рыночной экономики наиболее существенными показателями, обеспечивающими конкурентоспособность изделия и характеризующими потребительские свойства изделия, являются такие показатели, как надежность и стоимость.
Надёжность - вероятность безотказного функционирования изделия должна быть высокой, с наработкой на отказ не менее 10000 часов.
Так как проектируемое изделие предназначается для использования в учебных целях или в домашней радиолюбительской лаборатории, то затраты на его разработку, технологическую переоснастку производства, в процессе изготовления серийных образцов, обслуживание и ремонт в процессе эксплуатации должны быть минимальны.
Соблюдение этих критериев обеспечит приемлемую себестоимость и конкурентоспособность проектируемого изделия.
1.2 Обзор и анализ известных схемотехнических, конструкторских и технологических решений
.2.1 Патентный поиск
Задание на проведение патентного и научно-технического исследования
Тема дипломного проекта: ЦИФРОВОЙ УКВ - ПРИЕМНИК
Задачи патентного и научно-технического исследования:
обзор и анализ известных решений.
Исполнитель: Строчкова Т.М.
Краткое содержание работы: Выявить аналоги и провести сравнительный анализ функциональных и основных параметров.
Срок исполнения: 23.06.2007 г.
Отчетный документ: Справка о патентном исследовании.
Руководитель дипломного проекта: Минаков Е.И.
Задание принял к исполнению: 27.05.2007 г.
Студент гр. 250821: Строчкова Т.М.
Регламент поиска
Тема дипломного проекта: ЦИФРОВОЙ УКВ - ПРИЕМНИК.
Начало поиска: 27.05.07 г. Окончание: 23.06.07.07 г.
| Предмет поиска | Цель поиска | Страна поиска | Индексы МКИ, НКИ | Ретроспекция поиска | Источники поиска |
| УКВ-приемник | Методы реализации | Все | МКИ НКИ | 2000-2005 гг. | Изобретения стран мира. Открытия и изобретения (бюллетени). Реферативный журнал радиотехника |
СПРАВКА-ОТЧЕТ О ПАТЕНТНОМ ИССЛЕДОВАНИИ
Тема дипломного проекта: ЦИФРОВОЙ УКВ - ПРИЕМНИК
Начало поиска 27.05.07 г. Окончание 23.06.07.2007 г.
| Предмет поиска | Страна, индекс (МКИ, НКИ) | № заявки, дата приоритета, научнотехн. источник | Сущность заявленного технического решения |
| Супергетеродинный приемник | RU, H04B1/26 | 92007855/09 2000.03.20 | Для обеспечения точного сопряжения контуров радиочастоты преселектора и гетеродина во всем диапазоне частот перестройки приемника |
| Сверхрегенеративный приемник с высокостабильным резонатором | RU, H04B1/06 | 200113593/09 2003.01.20 | Структурная схема |
| Панорамный приемник | RU, G01R1/00 | 2002112109/28 2004.01.27 | Содержит измерительный канал, выполненный с возможностью поиска, обнаружения ЧМ сигнала и визуальной оценки его несущей частоты |
| Устройство для контроля супергетеродинного приемника | RU, H04B3/46 | 2003121253/09 2003.07.09 | Технический результат заключается в повышении точности контроля исправности супергетеродинного приемника. Настройка. |
| Приемник | Англия, 4Г101 | 2002.-30, №9.-с. 61 IEEE Commun. Mag. | Измерительный приемник с перестройкой от 0 до 1000 МГц. Оценка электромагнитной совместимости. |
| Тюнер нового поколения | Англия, 4Г122 | 2002.-38, №3.--с. 384-388 IEEE Commun. Mag. | С двойным преобразованием частоты. Частота приема 45-900 МГц |
| Контрольный приемник RR502A | Венгрия, 6Г82 | 2000.-9, №11-12.-с.22 Magy. elektron. | Промышленное изделие |
| АМ/ЧМ приемник | Англия | 2001.-57, №7.-с.106-107, Electron | Перестраиваемый диапазон от 1 кГц до 1 ГГц. |
| Компактный приемник | Англия | 2001.-33, №11.-с.140, Microwaves and RF | Диапазон настройки от 500 до 2485 МГц. |
| Компрессорный приемник | США, МКИ G06G7119 НКИ 364/827 | №482312, 2003.2.90 | Увеличенный динамический диапазон. Частота приема от 30 до 1000 МГц |
Проведенное научно-техническое исследование показало, что рациональнее в качестве системы приема использовать двойное преобразование частоты и тройное при узкополосном приеме сигналов. В качестве базовых элементов в УКВ - приемнике использовать микроконтроллер и готовый блок селектора каналов.
Основные преимущества такой схемы построения заключаются:
) применение готового СКВ избавляет от тщательной разводки печатной платы и сложной настройки входных контуров;
2) более экономичное питание;
3) маленькие размеры.
Студент гр. 250821: Строчкова Т.М.
1.2.2 Информационный поиск
1. УДК 621.396.62.
Ослабление помех в радиоприемниках.
Применение однокристальных тюнеров. С развитием элементной базы производятся усовершенствования, например, расширение полосы пропускания для приема стереосигнала, систему поиска и автоматической настройки на частоту станции.
Основное достоинство таких схем - простота реализации устройства с минимумом дополнительных компонентов.
Недостаток - низкая ПЧ, порядка 70 кГц.
2. УДК 621.396.62.
Приемники дальней радиосвязи.
Специализированные ИС для радиоаппаратуры со стандартной ПЧ 10,7 МГц. Один из многих примеров - стерео АМ/ЧМ-приемник ТЕА5711.
Достоинства - промежуточная частота переместили вверх, за границы УКВ диапазона. На одном кристалле выполняется УКВ-приемник.
Недостатки - узкий диапазон частот. Невозможность узкополосного приема.
3. УДК 621.396.62.
Ремонт, настройка, обслуживание, защита УКВ-приемника.
Приемник P-45 (радиолюбительская конструкция). Имеет схему супергетеродина с тройным преобразованием частоты для узкополосной частотной и амплитудной модуляции и с двойным преобразованием для широкополосной частотной модуляции. Входная часть выполнена на СКВ.
Недостаток - наводки на приемную часть от динамической индикации, использование недостаточно высококачественного стереодекодера.
На рынке отечественных товаров, отвечающим следующим критериям:
· запоминание по крайней мере 10 радиостанций;
· индикация настройки частоты;
· наличие гнезда для подключения внешней телевизионной антенны;
· внешнее сетевое питание;
· уверенная работа в условиях сложной электромагнитной обстановки мегаполиса;
· высокая технологичность и низкая стоимость,
была выявлена только одна радиолюбительская модель - УКВ-приемник Р45.
4. УДК 621.396.62.
Корпус радиоприемника.
Предложена конструкция крепления корпуса радиоприемника в машине с повышенной степенью защищенности от хищения.
При поиске готовых коммерческих решений - зарубежных, было найдено несколько моделей приемников, но они все, как правило, являются узкоспециализированными (сканирующие, компрессионные, измерительными, всеволновые) и не подходят для бытового использования.
В таблице 1.1 представлен сравнительный анализ проектируемого устройства с другим.
Вывод: УКВ-приемник Р45 по своим эксплуатационным параметрам значительно проигрывает разрабатываемому, т.к. в настоящее время больше внимания уделяется внешнему виду, удобству в обращении, визуализации действий, то проектирование бытового УКВ-приемника актуально.
Таблица 1.1 - Сравнительный анализ проектируемого устройства
| Параметр Модель | Проектируемый | Р45 |
| Диапазон принимаемых частот, МГц | 50 … 850 | 45 … 855 |
| Чувствительность, мкВ | 0,5 … 2 | |
| Шаг перестройки по частоте, кГц | ||
| Выходная мощность, Вт | 2х15 | 0,3 |
| Напряжение питания, В | ||
| Количество фиксированных частот | ||
| Часы / будильник | + / + | - / - |
| S - метр | + | - |
| Бесшуиный поиск | + | - |
| ИК-порт (RC-5) | + | - |
| Возможность добавления субмодулей без изменения программного обеспечения | + | - |
| Аудипроцессор | + | - |
Из вышесказанного следует, что применение микроконтроллера позволяет значительно снизить количество элементов, использованных при изготовлении приемника, что в свою очередь повышает надежность устройства.
1.3 Выбор и обоснование оптимального варианта проектируемого устройства
.3.1 Обзор основных вариантов построения проектируемого устройства
Классическая схема УКВ-приемника
Классическая схема УКВ - приемника ЧМ-сигнала представлена на рис.1.2. Это - приемник с однократным преобразованием частоты (супергетеродинная схема). Сигнал с антенны попадает в высокочастотный (ВЧ) тракт, включающий преселектор (входной полосовой фильтр и усилитель высокой частоты - УВЧ), а также гетеродин со смесителем. УВЧ не только усиливает сигнал, но и фильтрует его в заданной полосе.
Усиленный ВЧ-сигнал поступает в смеситель, в идеале реализующий функцию
=uнcos(2пfнt),
где fн, uн и - частота и амплитуда входного сигнала, соответственно. После смесителя сигнал (с точностью до амплитуды) имеет вид cos2п(fн+fг)t+cos2п(fн-fг)t, что соответствует модулированным сигналам на несущих fн+fг и |fн-fг|. Разностную составляющую - промежуточную частоту (ПЧ) fпч=|fн-fг| - выделяет полосовым фильтром и в дальнейшем работают именно с ней.
Сигнал ПЧ фильтруется и усиливается, после чего сигнал попадет на частотный детектор - ЧМ-демодулятор (преобразователь частота-напряжение). После демодуляции низкочастотный сигнал усиливается в усилитель звуковой частоты и далее - на устройства воспроизведения. При трансляции стереопрограмм после частотного детектора сигнал сначала поступает стереодекодер. Разумеется, мы перечислили лишь самые основные функциональные блоки - не рассматривая такие важные для бытового приемника функции, как автоподстройка частоты, бесшумная настройка, генерация комфортного шума, автоматическая регулировка уровня и т.д. Настройка на частоту станции происходит посредством одновременного изменения частоты гетеродина и LC-контуров преселектора.
Рисунок 1.2 - Обобщенная блок-схема супергетеродинного ЧМ - приемника
В супергетеродинных схемах одна из основных проблем - необходимость подавлять сигнал в так называемом зеркальном канале. Его природа понятна - поскольку после смесителя выделяется
fпч=|fн-fг|,
в тракт ПЧ может попасть как сигнал с частотойн=fг-fпч (если частота гетеродина выше сигнала настройки), так и с fз=fг+fпч,
т.е. сигнал, расположенный симметрично частоте настройки относительно частоты гетеродина. Следовательно,
з=fн±2fпч
в зависимости от того, выше или ниже частоты гетеродина находится полезный сигнал. Понятно, что подавлять сигнал в зеркальном канале необходимо в преселекторе, до смесителя. Причем чем выше ПЧ, тем больше разнос основного и зеркального каналов и тем проще решить эту проблему. Но даже для стандартной ПЧ 10,7 МГц зеркальный канал диапазона «советского» УКВ оказывается в области 87,2 - 95,4 МГц, где в России расположены некоторые телевизионные каналы и их звуковое сопровождение, а теперь ещё и радиостанции западного диапазона вещания. В работе [1] показано, что в этом случае избирательность по зеркальному каналу должна быть по крайней мере не хуже 78 дБ - а в ряде случаев и всех 100 дБ. Можно ли добиться столь высокой избирательности в бытовой аппаратуре - большой вопрос.
Не менее важной характеристикой является и избирательность по соседнему каналу. А для УКВ допустимый разнос соседних каналов при трансляции различных программ из соседних зон лишь 180 кГц. Конечно, практически в одной зоне он составляет 300 - 400 кГц. Особенно важна избирательность по соседнему каналу для городов, где радиовещание ведется из нескольких центров, и соседние по частоте, но разнесенные в пространстве радиостанции могут наводить в антенне сигналы, различающиеся по уровню на десятки децибел.
Осложняют жизнь и комбинационные помехи, связанные с нелинейностью высокочастотного тракта, когда возможно появление гармоник n-го порядка частот, кратных частоте настройки (вида fн/n), а также их комбинаций, в сумме равных fн. Могут возникать паразитные каналы и из-за генерации гармоник частоты гетеродина (вида nfг±fпч). Перечисленные проблемы усугубляет вещание из многих точек, когда слушатель вблизи одного передатчика желает качественно принять сигнал другого, удаленного на 10...20 км. Это накладывает дополнительные требования на ВЧ - тракт радиоприемника - он должен обеспечивать высокую линейность и селективность входных каскадов, что достигается в первую очередь увеличением числа перестраиваемых контуров преселектора. Применение варикапов для настройки контуров приемника - а это неизбежно при «цифровой» настройке - также снижает его помехозащищенность при больших уровнях сигналов в полосе прозрачности контура. Поэтому для сохранения высоких параметров преселектора с электронной настройкой варикапы должны быть слабо связаны с контурами ВЧ-тракта, а управляющее напряжение на них - не опускаться ниже 2...3 В. Но из-за этого крайне сложно обеспечить требуемый диапазон перестройки преселектора по частоте, и практически невозможно перекрыть одним ВЧ - блоком оба УКВ - диапазона.
Схема инфрадинного УKB - приемника
Инфрадинный прием - когда ПЧ существенно выше диапазона рабочих частот. Данный метод иногда применяли в дорогих стационарных АМ - приемниках, но в УКВ - диапазоне такой подход представлялся чрезмерно дорогостоящим.
На рисунке 1.3 изображена функциональная схеме инфрадинного УKB - приемника. При инфрадинной схеме преселектор делается неперестраиваемым и широкополосным - на весь диапазон приема, что существенно упрощает его конструкцию. Входные цепи (фильтры, УВЧ, смеситель) должны обладать широким динамическим диапазоном и высокой линейностью. Но это уже схемотехническая проблема, вполне решаемая при современной элементной базе. Настройка на станцию осуществляется исключительно путем перестройки частоты первого гетеродина.
Рисунок 1.3 - Функциональная схеме инфрадинного УKB - приемника с широкополосным преселектором
При испытаниях приемник продемонстрировал такие характеристики, как шаг перестройки по частоте - 10 кГц в диапазоне 65,8 - 74 МГц и 100 кГц в диапазоне 88 - 108 МГц; реальная чувствительность - не менее 3 мкВ; избирательность по паразитным каналам и двухсигнальная избирательность по соседнему каналу приема - не хуже 60 дБ; нелинейные искажения выходного сигнала - не более 1%.
Инфрадинная схема приемника не подходит, т.к. верхняя граничная частота приема 850 МГц, а ПЧ будет еще выше. Это приведет к следующим дополнительным затратам:
на тщательную разводку печатных плат;
на более качественные комплектующие, применяемые в преобразователе частоты.
Следовательно, применяем супергетеродинную схему приемника.
Выбор элементной базы для УКВ - ДМВ приемника
Выбор элементной базы производится следующим критериям:
· дешевизна;
· доступность в приобретении и техническом обеспечении;
· обеспечение заданных параметров;
· напряжение питания 5 В;
· DIP корпуса для микросхем, т.к. проектируемый УКВ - приемник предназначен для бытового использования (температурный диапазон от - 200С до + 350 С) и пластмассовые - для остальных радиоэлементов.
Модуль РЧ. Основным компонентом здесь является селектор каналов. Выбираем селектор исходя из следующих параметров:
малогабаритный;
всеволновый;
селектор с с синтезом частоты (PLL), не требуется источник высокостабильного напряжения + 30 В;
антенное гнездо SNIR (или IEC) диаметром 9 мм - рассчитаное на непосредственное подключение антенного штекера, что исключает лишние электрические контакты;
выходные цепи селектора - симметричные, такое решение предполагает непосредственное соединение с симметричным входом фильтра на ПАВ радиоканала;
минимальный фазовый шум.
Таблица 1.2 - Функциональные возможности, схемные и конструктивные отличия, аналоги селекторов
| Селектор | Тип | Способ настройки | Антенный вход | Выход ПЧГ | Габариты, мм | Аналог (фирма) |
| СК-В-142 | - | PLL | SNIR (2) | Симм. | 94х72х20 | СК-В-41, СК-В-151 |
| KS-H-62 | Всев | PLL | SNIR | Симм. | 82x55x20 | UV816(PHILIPS) |
| KS-H-64 | Всев | PLL | SNIR | Симм. | 82x55x20 | UV816(PHILIPS) |
| KS-H-92 | Всев | PLL | SNIR | Симм. | 66x46x19 | UV915(PHILIPS) |
| KS-H-134 | Всев | PLL | SNIR | Симм. | 53x43,5x14 | UV1316MK2 (PHILIPS) |
1) Указаны для сравнения. Диапазоны: МВ без кабельных каналов, ДМВ.
2) Антенные входы - раздельные для МВ и ДМВ.
Таблица 1.3 - Основные электрические характеристики селекторов
| Селектор | Усиление, дБ | Напряжение настройки (Uн), В | Избирательность | Коэффициент шума, дБ | Uпит, В | Iпот мА | ||
| min | max | по ПЧ, дБ | по зерк. каналу, дБ | |||||
| СК-В-142-2 | 0,5 | |||||||
| KS-H-62, KS-H-64 | 11(max) | |||||||
| KS-H-92 | 9...11 | |||||||
| KS-H-134 | 0,5 |
На основе анализа существующих селекторов по заданным требованием (табл.1.2 и табл.1.3), выбираем KS-H-134.
Балансный смеситель
Таблица 1.4 - Основные электрические характеристики смесителей
| Микросхема | Uп, В | fmax, МГц | Кш, дБ |
| SA612AN | 4,5…8 | ||
| NE(SA)602N/D | 4,5…7 | 200 МГц | |
| К174ПС1 | 4,5…15 | 200 МГц | |
| К174ПС2 | 4,5…9 | 300 МГц | |
| К174ПС4 | 4,5…9 | 1000 МГц | 9.5 |
| S049 | 4.5...8 | 200 МГц |
Дополнительное требование
двойной (синфазный сигнал);
частота гетеродина < 200 МГц, т.к. в селекторе каналов происходит 1-е преобразование ПЧ - на входе смесителя 31,7 МГц.
Как видно из раздела 1.3.2 зарубежные микросхемы выигрывают по параметрам. Но так как, проектируется устройство для приема звукового вещания, требования к коэффициенту шума не учитывается при выборе смесителя.
Выбираем смеситель на основе микросхемы К174ПС1.
Операционный усилитель.
Дополнительные требования:
одноканальный;
с полевыми транзисторами;
без дополнительных обвязывающих элементов.
Таблица 1.5 - Основные электрические характеристики ОУ
| ОУ | КУ | Uсм, мВ | Косл сф | f1, МГц |
| КР140УД8 (TL081) | ||||
| КР140УД18/22 (LF155) | ||||
| КР153УД1/3 (μA709) | ||||
| КР544УД1 | ||||
| КР544УД2 | ||||
| КР574УД3 (LF155) | ||||
| КР574УД4 (TL081) |
Так как, только ОУ, из выше перечисленных, серии КР544 содержат внутреннюю цепь корректировки, то выбирается ОУ - КР544УД2.
Модуль ЗЧ
Комплексный стереодекодер.
Дополнительные требования - не учитываем стереодекодеры для карманных и автомобильных приемников, т.к. параметры у них изначально не удовлетворяют нашим требованиям.
Таблица 1.6 - Основные электрические характеристики стереодекодеров
| Микросхема | Uпит, В | Разделение каналов, дБд | Кнел, % |
| AN7410 | 0,07 | ||
| AN7420/1 | 3,5...12 | 0,1 | |
| AN7470 | - | 0,04 | |
| LM4550 | 8...15 | 0,1 | |
| TDA1005A | 8...18 | 0,1 | |
| TEA1330 | 3...14 | - | 0.3 |
| К174ХА51 | 2,7…5,73 | 0,3 | |
| LA3375 | 4,5...9 | 0.1 | |
| TA7343 | - | 0.3 |
Из таблицы 1.6 выбираем стереодекодер LA3375, т.к. к этой микросхеме предъявляются строгие требования, иначе каскады, следующие за ней, будут перегружаться поднесущей частотой.
Аудиопроцессор, выбираем TDA8425, т.к. отечественная промышленность не выпускает их и она самая используемая в производстве и, следовательно - доступная.
Усилитель мощности звуковой частоты выбираем из следующих условий:
для автомобильных устройств (минимум необходимых элементов, более полное использование напряжения питания);
10 - 20 Вт выходной мощности;
коэффициент нелинейных искажений < 1 % (при номинальной выходной мощности);
два канала в мостовом включении (нет необходимости использовать на выходе разделительный конденсатор при однополярном питании);
Из предлагаемых на сегодняшний рынок микросхем УМНЧ можно выделить несколько производителей. Самые распространенные и доступные в России это Philips. Из них подходят только группа микросхем TDA1552...TDA1557 и TDA1010. Последняя - устарела, и поэтому стараются не использовать в новых устройствах.
Для облегчения сложности разводки применяем микросхему с минимальным количеством ножек - TDA1552, TDA1553 и TDA1557. В последних двух микросхемах используется дополнительный внешний конденсатор емкостью 100 мкФ. Поэтому выбираем микросхему TDA1552.
Модуль управления
Здесь центральным компонентом служит микроконтроллер. Выбираем микроконтроллер исходя из следующих параметров:
внутренняя ПЗУ память - 8 кб;
32 порта ввода-вывода;
8-ми разрядная шина данных.
Сегодня в мире выпускаются тысячи типов микроконтроллеров (МК). В группе лидеров такие компании как Atmel, Dallas Semiconductor, Intel, Infineon Technologies (бывшая Siemens Semiconductor Group), Microchip Technology Inc., Philips Semiconductors, Zilog и др.
Наибольшая доля мирового рынка МК принадлежит восьмиразрядным устройствам (около 50 % в стоимостном выражении).
В таблицах приведены основные технические характеристики 8-разрядных МК наиболее популярных в России семейств. Их производители имеют в нашей стране своих официальных дистрибьюторов, поэтому МК этих фирм являются реальными кандидатами на применение в российских разработках.
В таблицах приняты следующие сокращения: СО - выход тактового сигнала; ISP - внутрисхемное программирование.
Таблица 1.7 - Восьмиразрядные CISC-MK семейства MCS-61 фирмы Intel
| МК | Максимальная тактовая частота, МГц | ПЗУ/ППЗУ Кбайт | ОЗУ, байт | Число ввода-вывода | Другая периферия особенности |
| 8хС62, 80хС32 | - | ||||
| 8хС5хL | 8…32 | - | |||
| 8xC51FA | - | ||||
| 8xL51Fx | 8…32 | - | |||
| 8xC51RA | Четыре уровня прерываний. СО |
Таблица 1.8 - Восьмиразрядные CISC-MK с ПЗУ и ППЗУ фирмы Philips
| МК | Максимальная тактовая частота, МГц | ПЗУ/ППЗУ Кбайт | ОЗУ, байт | Число линий ввода/вывода | Последовательные каналы | Другая периферия, особенности |
| 8хС52, 80С32 | UART | 2 DPTR, 4 уровня прерываний, СО | ||||
| 8XC51FA | UART | 2 DPTR., 4 уровня прерываний, СО | ||||
| 8xC51RA+ | UART | 2 DPTR, 4 уровня прерываний, СО | ||||
| 8XC652 | ART, I2C | - | ||||
| 8XC654 | ART, I2C | Пониженный уровень ЭМП |
Таблица 1.9 - Восьмиразрядные С SC-MK семейства MCS-261 фирмы Intel
| МК | ПЗУ/ ППЗУ, Кбайт | ОЗУ, байт | Таймеры/ счетчики | Последовательные каналы |
| 8xC251SA | 3 + РСА + WDT | UART | ||
| 8хC251SP | 3 + РСА + WDT | UART | ||
| 8хС151SA | 3 + РСА + WDT | UART |
Примечание. Максимальная тактовая частота всех модификаций - 16 МГц. число ввода/вывода - 32.
Таблица 1.10 - Восьмиразрядные CISC-MK семейства 80С51 фирмы Philips
| МК | Ммаксимальная тактовая частота, МГц | ПЗУ/ППЗУ, Кбайт | ОЗУ. байт | Таймеры/ счетчики | Последовательны каналы |
| P51XAG1х | 3+WDT | 2 UART |
Примечание. Все МК содержат 32 пинт ввода/вывода.
Таблица 1.11 - Восьмиразрядные RISC-MK семейства РIС16Схх фирмы Microchip
| МК | Максимальная тактовая частота, МГц | Кодовая памятъ ОТР слов | ОЗУ. байт | Таймеры/ счетчики | Число линий ввода/ вывода | Последовательные каналы | Другая периферия, особености |
| PIC16C67 | 3+WDT | USART, SPI | 2 ССР, PSP |
Так как нам не требуются дополнительные каналы и периферии, то выбирается наиболее простой - семейства 8хС62, 80хС32.
Микропроцессор AT89С62 фирмы ATMEL обладает большей распространенностью и широко развита техническая поддержка на русском языке.
Светодиодный индикатор желательно применить одномодульный и из отечественного ассортимента, т.к. на зарубежные индикаторы все еще высока стоимость - ТОТ-3361AG (можно любого цвета).
Энергонезависимое ПЗУ выбирается только по одному параметру - необходимый размер памяти для хранения информации. Стоимость практическая одинаковая у всех производителей. Необходимо 4 кбит памяти.
Таблица 1.12 - Основные электрические характеристики ППЗУ
| Микросхема | Объем памяти, кбит | Аппаратная защита | Напряжение питания, В |
| AT24C04 | - | 1,8...5,5 | |
| AT24C04A | Есть | 1,8...5,5 | |
| M24C04 | Есть | 2,5...5,5 | |
| AT24C08 | - | 1,5...5,5 | |
| AT24C08А | Есть | 1,5...5,5 | |
| M24C08 | Есть | 2,5...5,5 |
Так как у нас хранятся только временные данные, то выбираем AT24C04.
Для увеличения нагрузочной способности порта процессора применяем мощные повторители.
Дополнительные данные:
выходной ток до 20 мА;
КМОП входные и выходные уровни.
Из всей номенклатуры нам удовлетворяет серия КР1533 или ее аналог 74АСххх.
Таблица 1.13 - Основные электрические характеристики повторителя
| Элемент | Iвых, мА | fmax | Температурный диапазон |
| КР1554ЛИ9 (74АС34) | - 450С…+ 850С |
Сведем список выбранных элементов в табл.1.14
Таблица 1.14 - Элементная база для создания проектируемого устройства
| Блок РЧ | Блок ЗЧ | Блок упраления | Блок питания |
| KS-H-134 | LA3375 | SFH-508-306 | 1N4001 |
| К174ПС1 | TDA8425 | 24C04 | |
| К174ХА6 | TDA1552Q | КР1554ЛИ9 | |
| КР544УД2 | КТ3102ГМ | AT89C52-12PC | |
| КП303Г | ТОТ-3361 | ||
| КТ3107ГМ | КТ209 | ||
| КТ3102ГМ | АЛ307 | ||
| КД522 | КД522 |
2. Конструкторский раздел
2.1 Описание структурной схемы
Модуль РЧ
Устройство выполнено по схеме супергетеродина с двойным (при узкополосным приеме - с тройным) преобразованием частоты. Первое преобразование осуществляет СКВ. Селектор каналов управляется по шине I2C, формируемой блоком управления. К симметричному выходу селектора подключен ПАВ-фильтр первой ПЧ (31,7 МГц).
После фильтра первой ПЧ следует преобразователь частоты, на выходе которого стоит фильтр второй ПЧ - 10,7 МГц. Отфильтрованный сигнал второй ПЧ поступает на частотный детектор. Параллельно сигнал ПЧ заводится на цепи АРУ, БШН, S-метра. Далее комплексный стереосигнал поступает на ОУ, усиливается до уровня, необходимого для нормальной работы стереодекодера.
Модуль ЗЧ
Комплексный стереосигнал с частотного детектора модуля РЧ поступает на стереодекодер. Далее низкочастотный сигнал левого и правого каналов поступает на аудиопроцессор, где происходят необходимые усиление, частотная коррекция и регулировка звукового сигнала. Затем сигнал ЗЧ подается на усилитель мощности, который позволяет производить бесшумное переключение каналов. В приемнике режим MUTE одновременно включается и в оконечном УЗЧ и по шине I2C в аудиопроцессоре. Одновременно сигнал ЗЧ подается на усилитель для работы низкоомных стереотелефонов.
Модуль управления
Модуль управления выполнен на микроконтроллере и формирует сигналы управления по шине I2C для управления селектором каналов, аудипроцессором, энергонезависимым ПЗУ и однокристальными часами (модуль РЧ).
Блок управления имеет клавиатуру 4х4 плюс две дополнительные кнопки, восьмиразрядное табло, светодиоды - «Стерео», «Узкая полоса», фотоприемник. Мощные повторители служат для увеличения нагрузочной способности порта процессора. При включении «тихого» режима отключается динамическая индикация.
Описание работы УКВ-ДМВ приемника по схеме электрической принципиальной
Приемник состоит из четырех основных модулей:
. В модуле РЧ находится всеволновый селектор каналов. Модуль осуществляет двойное преобразование частоты, частотное детектирование и усиление полученного напряжения НЧ или комплексного стереосигнала (КСС). Также здесь выполнены схема бесшумной настройки, АРУ и S-метра. К модулю можно подключить субмодули узкополосного приема и дополнительного фильтра.
2. Модуль ЗЧ осуществляет декодирование стереосигнала, предварительное усиление, регулировку тембров НЧ и ВЧ, переключение стереоэффектов, усиление мощности НЧ и позволяет производить прослушивание программ через стереотелефоны, подключение внешнего источника сигнала к усилителю приемника, подключение аккустических систем с сопротивлением от 4 до 8 Ом к усилителю мощности приемника. На модуле также находятся три стабилизатора напряжения, необходимые для питания остальных блоков приемника.
. Модуль управления имеет в своем составе микроконтроллер, формирующий шину управления I2C, 8-разрядную динамическую индикацию, клавиатуру 4х4. Текущие настройки сохраняются в энергонезависимом ЭСППЗУ отдельно для каждой ячейки памяти. Все основные регулировки можно производить с пульта дистанционного управления с RC-5 протоколом.
. Модуль питания формирует напряжение 16 В, необходимое для питания всего приемника и 31 В для селектора канала. Максимальный ток нагрузки - до 4,5 А.
Модуль радиочастоты
Данное устройство выполнено по схеме супергетеродина с двойным (при узкополосном приеме - с тройным) преобразованием частоты. Первое преобразование осуществляет малогабаритный селектор каналов А1.1 - KS-H-132 (Selteka), имеющий в своем составе синтезатор частоты.
Селектор каналов управляется по шине I2C, формируемой блоком управления. К симметричному выходу селектора (выводы 9,10) подключен ПАВ-фильтр 1-й ПЧ 1ZQ1 УФП3П7-5.48 с центральной частотой, расположенной в интервале от 31,5 до 38 МГц (в нашем приемнике - это 31,7 МГц) и полосой пропускания по уровню - 3дБ около 800 кГц. Подобные фильтры используются в телевизорах с параллельным каналом звука и в небольшом количестве есть у авторов. Выход фильтра согласован катушкой 1L1, которая создает с выходной емкостью фильтра колебательный контур, настроенный в резонанс на рабочей частоте. Это позволяет уменьшить потери в фильтре до 3 - 4 дБ и сузить полосу пропускания по первой ПЧ до 500 - 600 кГц. Вместо ПАВ - фильтра можно применить 3-х контурный ФСС - с катушками связи на первом и последнем контурах. В этом случае лишь увеличатся габариты. Выходной импеданс селектора чисто активный и равен 100 Ом. Можно попробовать использовать здесь обычный фильтр 38 МГц на ПАВ с «двугорбой» АЧХ, применяющийся в радиоканалах современных телевизоров, но из-за того, что полоса по 1-й ПЧ в этом случае будет около 7 МГц, видимо, возрастут шумы и упадет избирательность по соседнему каналу (не проверялось).
После фильтра 1-й ПЧ следует преобразователь частоты на 1DA1 К174ПС1 на выходе которого стоит фильтр 2-й ПЧ - 10,7 МГц, выполненный на одном пьезокерамическом фильтре 1ZQ2 и согласованный контуром 1L2, 1C5. Гетеродин микросхемы 1DA1 стабилизирован кварцевым резонатором 1BQ1 - 21 МГц. Отфильтрованный сигнал второй ПЧ поступает на 1DA2 К174ХА6, в которой происходит дальнейшее усиление, ограничение и детектирование ЧМ сигналов. Параллельно сигнал ПЧ заводится на схему АРУ, БШН, S-метра, собранную на транзисторах 1VT1 - 1VT5. Аналогичные внутренние цепи К174ХА6 при этом не используются т.к. из-за большого уровня входного сигнала, поступающего на ее вход они работают неэффективно. Схема на транзисторах имеет большой динамический диапазон и работает лучше. Отфильтрованный сигнал ПЧ усиливается резонансным каскадом на 1VT1, настроенным на 10,7 МГц, затем поступает на логарифмический детектор, выполненный на транзисторе 1VT3 и диоде 1VD2. При малых уровнях сигнала входное сопротивление каскада велико из-за высокого сопротивления закрытого диода 1VD2 в эмиттерной цепи 1VT2. Каскад работает как линейный детектор. С увеличением уровня сигнала начинает открываться диод 1VD2, входное сопротивление каскада падает и шунтирует входной сигнал. С этого момента каскад начинает работать как логарифмический детектор. Характеристику детектора можно изменять базовым смещением транзистора 1VT3 и подбором диода 1VD2. Выпрямленное напряжение интегрируется на 1C25 и сопротивлении 1R12 + входное сопротивление эмиттерного повторителя на 1VT4. Напряжение, обратно пропорциональное входному сигналу, с выхода эмиттерного повторителя 1VT4 через делители на 1R15 и 1R17 поступает соответственно на вывод 1 селектора каналов (АРУ) и на ключевые каскады на транзисторах 1VT5 и 1VT2, в которых происходит двойная инверсия управляющего напряжения и приближение его к ТТЛ сигналу, служащему для управления шумоподавителем и остановкой автосканирования. Комплексный стереосигнал с вывода 7 К174ХА6 поступает на операционный усилитель 1DA4 КР544УД2. Усилитель почти в 3 раза усиливает КСС до уровня 300-600 мВ, необходимого для нормальной работы стереодекодера.
На принципиальной схеме блока РЧ есть микросхема 1DD1 PCF 8583 - это часы, управляемые по шине I2C.
2.2.1.1 Субмодуль дополнительного фильтра
Если в вашей местности можно <