Commutateurs intégrés : paramètres, application. Donnée de référence

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Les commutateurs intégrés à commande électronique sont largement utilisés dans les équipements ménagers modernes pour commuter les signaux vidéo et audio. L'article publié parle de leur remplacement lors de la réparation d'équipements étrangers et de quelques exemples intéressants d'utilisation de tels interrupteurs.

Parmi la vaste gamme de circuits intégrés fabriqués par des sociétés étrangères, les commutateurs sont l'un des types les plus polyvalents. Vous pouvez rencontrer des commutateurs intégrés (IC) dans presque tous les modèles modernes de téléviseur, magnétoscope, amplificateur AF, caméra vidéo, tuner, magnétophone, ainsi que dans d'autres équipements ménagers. Dans les technologies de communication, l'électronique industrielle et d'autres domaines, l'IR n'est pas moins largement utilisé.

Un petit nombre de circuits intégrés ont des homologues nationaux, mais la plupart d'entre eux ne sont produits que par des entreprises étrangères. De nombreux circuits intégrés ont des caractéristiques techniques très impressionnantes, ne nécessitent souvent pas l'utilisation d'accessoires supplémentaires et sont "sans prétention" en termes de paramètres d'alimentation. À cet égard, nous examinerons les aspects de l'utilisation de l'IR dans diverses conceptions de radio amateur, ainsi que les problèmes de leur identification dans l'équipement et la sélection d'analogues pour les réparations.

Les problèmes associés à l'identification des microcircuits en général et des circuits intégrés en particulier surviennent très souvent dans la pratique de la réparation, en particulier lorsque les microcircuits dans des boîtiers miniatures à montage en surface ne comportent que des marquages ​​numériques. Dans de tels cas, même commander un microcircuit sans avoir son nom complet est très difficile.

Depuis la création des premiers circuits intégrés par TEXAS INSTRUMENTS (USA) en 1958, tant de types d'entre eux ont été produits qu'il est souvent extrêmement difficile d'obtenir des informations techniques fiables à leur sujet. Les tentatives de normalisation des désignations des microcircuits à l'échelle internationale n'ont pas été particulièrement fructueuses, même si, par exemple, les fabricants européens tentent de respecter les principes de codage des noms des microcircuits par l'organisation internationale PRO ELECTRON (ASSOCIATION INTERNATIONAL PRO ELECTRON) [1]. En pratique, la plupart des modèles d'équipements vidéo et audio que nous vendons (et pas seulement) sont dominés par des microcircuits d'origine asiatique, principalement japonaise. De plus, nous parlons non seulement de l'équipement japonais proprement dit, mais également de nombreux types de produits d'entreprises européennes et américaines, dans lesquels la part des microcircuits japonais est très importante.

Malheureusement, l'auteur ne connaît pas les principes de codage des puces adoptés au Japon. Ils sont vraisemblablement définis par l'association japonaise d'électronique industrielle EIAJ (ELECTRONIC AND MECHANICAL INDUSTRIAL ASSOCIATION OF JAPAN), mais ils ne sont pas cohérents avec le système européen. Par conséquent, à l'avenir, les noms des microcircuits seront donnés en fonction des informations obtenues par l'auteur à partir de la pratique du travail avec un équipement spécifique (par marquage) et des schémas de circuit.

Il est à noter qu'il est actuellement difficile de déterminer le pays de fabrication des microcircuits, leur production par des entreprises leaders s'est établie bien au-delà des frontières de leur pays. Quant au circuit intégré, l'auteur est tombé sur des microcircuits japonais fabriqués en Malaisie, à Singapour, aux Philippines, à Taïwan, en Corée et dans d'autres pays. On peut supposer que le nombre de pays produisant des microcircuits japonais est beaucoup plus important, car seuls quelques-uns ont le marquage correspondant. Les circuits intégrés les plus largement utilisés pour les équipements vidéo et audio grand public sont fabriqués par ROHM, TOSHIBA, SANYO, MATSUSHITA, JRC, MITSUBISHI, NEC (Japon), MOTOROLA (USA), SGS - THOMSON (France) et de nombreuses autres entreprises.

Il existe de nombreux circuits intégrés complètement ou partiellement interchangeables fabriqués par différentes sociétés et portant des marquages ​​​​différents sur les boîtiers. Les informations sur la sélection d'analogues pour la réparation d'équipements radio dans de tels cas peuvent être très utiles. Par exemple, un microcircuit rarement vendu marqué 4066 dans un boîtier à montage en surface (nom complet - MN4066BS de MATSUSHITA) peut être remplacé par un analogue fonctionnel d'un certain nombre d'autres microcircuits : BU4066B, BU4066BC (RHOM), mPD4066BC (NEC), TC4066BP (TOSHIBA), HCF4066BE (SGSTHOMSON), MC14066BCP (MOTOROLA), CD4066BE, LC4066B, etc. dans un boîtier standard (14 broches), et dans de nombreux cas, domestique K561KT3, 564KT3, KR1561KT3. Les paramètres, les brochages, les circuits de commutation des circuits intégrés domestiques (multiplexeurs) sont faciles à trouver dans la littérature [2].

En plus du commutateur analogique à quatre canaux K561KT3, les équipements étrangers en utilisent également d'autres qui ont des analogues fonctionnels nationaux dans les séries K176, K561, 564, KR1561. Il est beaucoup plus difficile de trouver des analogues complets fabriqués dans les mêmes boîtiers et ayant des caractéristiques électriques identiques, car la littérature de référence originale sur les microcircuits étrangers est encore difficile à trouver ici. Cependant, du point de vue de la pratique de la réparation, cela ne joue pas un grand rôle, par exemple, la différence de valeurs de vitesse ou de capacité entre les bornes et même un type de boîtier différent. Le résultat spécifique est important - la restauration de la capacité de travail de l'équipement par des moyens disponibles (et peu coûteux).

La liste ci-dessous répertorie les analogues fonctionnels connus de l'auteur des séries IR nationales K176, K561, 564, KR1561, correspondant aux analogues étrangers: TS4016B, TS4016BP, 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.

Très largement utilisé dans les équipements vidéo et audio grand public est un IR à deux canaux intégré avec contrôle séparé, qui n'a pas d'analogues domestiques, avec des marquages ​​​​différents, selon le fabricant: BU4053, TC4053BP, CD4053AE, CD4053BF, HEF4053BP, HD14053BP, MC14053BCP , MC14053BE, 4053BCN, SCL4053 1BE etc. En l'utilisant, il est pratique, par exemple, d'organiser la connexion de deux enregistreurs vidéo stéréo à l'UMZCH et à un téléviseur (entrées de canal gauche et droite et entrées vidéo). Le brochage et le schéma fonctionnel d'un tel interrupteur sont illustrés à la fig. 1 (les désignations des broches correspondent à celles adoptées par MITSUBISHI). Les touches A, B, C sont commandées indépendamment par les entrées SA, SB, SC. La position H des touches correspond au niveau 0 à l'entrée de commande, la position L - niveau 1. La tension de niveau 70 aux entrées de commande doit être d'au moins 0% de la tension d'alimentation VDD et le niveau 30 - pas plus de 1%. Lorsque le niveau XNUMX est appliqué à l'entrée de commande E, tous les interrupteurs sont ouverts, quelle que soit la valeur de la tension aux entrées SA, SB, SC. Avec une seule alimentation, la broche VEE est connectée au fil commun du VCS.

La tension d'alimentation VDD du commutateur peut être comprise entre 3 et 15 V. La résistance de la clé publique, la vitesse, les capacités d'entrée et de sortie dépendent de sa valeur. Plus cette tension est élevée, meilleurs sont les paramètres des touches. La résistance d'une clé publique d'une valeur de 500 ohms ou plus à une tension d'alimentation de 5 V diminue à 100 ohms ou moins à 15 V. La vitesse des clés augmente presque proportionnellement à la tension d'alimentation, dépend des paramètres ( résistance et capacité) de la charge et est approximativement égale à 50 ns à une tension d'alimentation de 15 B (la vitesse s'entend comme le temps de retard d'allumage / extinction de la clé à partir du moment où le signal de commande est donné). Les valeurs des capacités d'entrée et de sortie sont également minimales à une tension d'alimentation de 15 V et égales à 15...30 pF.

Les valeurs spécifiques des paramètres IC sont également déterminées par les versions (elles ont des indices de lettres différents : AE, BE, BF, BP, BCP, BCN, etc.) de différents fabricants.

S'il est nécessaire de commuter des signaux bipolaires, la broche VEE est alimentée par une tension d'alimentation dans la plage de 0 ... -12 V. Il suffit de se rappeler que la tension maximale entre les broches VDD et VEE ne doit pas dépasser 15 V (total en valeur absolue). La portée maximale des signaux transmis dépend également des valeurs des tensions d'alimentation, qui ne doivent pas "s'approcher" de plus de 0,2 V des tensions aux broches VDD et VEE.

Nous examinerons les caractéristiques de l'utilisation de l'IR en utilisant l'exemple d'un téléviseur commun FUNAI-TV-2100AMK10HYPER, dont un fragment du schéma de circuit est illustré à la fig. 2. Ce modèle dispose d'un mode de son stéréo lorsqu'il fonctionne via des entrées externes situées à la fois sur les panneaux avant et arrière. Les résistances d'entrée de 100 kΩ sont déterminées par les résistances R729, R730. Les signaux sonores des canaux gauche et droit via les condensateurs C703, C704 sont envoyés aux broches 5 et 2 de la puce IC701. Puisqu'une alimentation unipolaire du microcircuit avec une tension de +8 V est utilisée, la présence d'une certaine tension constante aux entrées doit être indiquée comme condition préalable à une transmission sans distorsion des signaux audio. Dans notre cas, +710 V est appliqué aux entrées du microcircuit à partir des diviseurs R711R713 et R714R4.Des diodes Zener D704, D706 pour une tension de 8,2 V sont installées pour protéger les entrées des surtensions.

(cliquez pour agrandir)

Dans le cas de la réception d'émissions télévisées en direct, un signal audio de la puce de canal radio MITSUBISHI M52340S (IC301, il y a une tension de +46 V sur sa broche 2,6) arrive simultanément sur les broches 1 et 3 de la puce IC701.

Les signaux de sortie des broches 15 et 4 du commutateur passent par le contrôle électronique du volume sur la puce IC801 (UPC1406HA) vers l'amplificateur stéréo intégré AF LA4261.

Les noeuds du passage du signal vidéo sont rendus un peu inhabituels. Depuis les entrées vidéo externes, via le filtre anti-bruit L702C713, il entre dans l'émetteur suiveur sur le transistor Q701 avec une résistance d'entrée élevée. Dans ce cas, la plage du PCTV à l'entrée, au lieu de la valeur standard de 1 V, s'avère être de 1,8 ... répéteur sur les transistors Q2, Q12. En conséquence, l'amplitude du signal à la sortie vidéo lorsqu'il est chargé à l'entrée vidéo avec une résistance de 701 ohms s'avère être égale à la valeur standard de 14 V. clarté et même saturation des couleurs dans le système PAL.

En mode de visualisation TV (une autre position clé A), le signal du détecteur vidéo du bloc de canaux radio (broche 52 de la puce IC301) à travers les filtres coupe-bande CF31, CF32, le diviseur R722R723 arrive à la broche 13 de la puce IC701 . De plus, le signal vidéo via l'émetteur suiveur sur le transistor Q703 se ramifie dans deux directions: vers la sortie vidéo, comme décrit, et via le diviseur R732R705 vers l'entrée des canaux de luminosité et de couleur de la puce IC301 (broche 36).

Tous les commutateurs du commutateur IC701 sont contrôlés simultanément en appliquant le niveau 0 ou 1 (+8 V) de l'inverseur sur le transistor Q706, qui est commuté par le microprocesseur IC101 (M37220M). Sur sa broche 5, le niveau 1 (+5 V) correspond au mode d'entrée vidéo, et le niveau 0 correspond au mode d'affichage TV.

Les commutateurs intégrés (IC) ne sont actuellement pas rares et leurs prix sont tout à fait abordables. Par conséquent, les difficultés de leur application ne surviennent principalement que lorsqu'il est nécessaire de remplacer des microcircuits dans des boîtiers miniatures à montage en surface. Ils sont largement utilisés dans les caméscopes et les modèles modernes de magnétoscopes de diverses sociétés. Pour ces cas, les microcircuits domestiques de la série 564 dans des boîtiers à fils plans sont plus appropriés. Les commutateurs intégrés TC4053 et autres, bien qu'ils n'aient pas d'analogues domestiques complets, peuvent être complètement remplacés, par exemple, par deux microcircuits KR590KN4, chacun contenant deux touches avec contrôle indépendant.

Sur IR, vous pouvez assembler une variété d'appareils radio amateur. Par exemple, dans [3], leur utilisation est décrite dans un générateur de tension à variation linéaire et dans un échantillonneur-bloqueur pour un convertisseur de numéro de ligne de systèmes d'auto-ajustement d'enregistreurs vidéo.

Comme autre exemple, considérons l'utilisation de l'IR dans un dispositif pour restaurer la composante continue d'un signal de télévision.

On sait que le signal vidéo contient une composante constante dont la valeur dépend du contenu de l'image et change avec une fréquence de 0...3 Hz. En raison de la présence de condensateurs de couplage dans les équipements de conditionnement du signal vidéo, il est généralement perdu. Aux bons endroits du tractus, il est artificiellement restauré. L'un de ces points devrait être appelé l'entrée d'un modulateur de télévision qui transfère le PDTV vers la région des hautes fréquences. La manière dont la composante directe du signal vidéo de télévision affecte la qualité de la modulation est illustrée à la Fig. 3.

Les modulateurs pour conditionneurs de signaux radio de télévision de faible puissance sont souvent des dispositifs dont la résistance aux courants haute fréquence dépend de la valeur de la tension à l'entrée de commande. Une réponse de modulation typique d'un tel dispositif est illustrée à la fig. 3a. Pour une transmission sans distorsion des signaux d'image, la tension de modulation ne doit pas dépasser la section linéaire de la caractéristique. Dans ce cas, l'enveloppe du signal radio (le remplissage HF n'est pas dessiné) aura la forme représentée sur la Fig. 3b. Selon GOST 18471-83, GOST 21879-76, qui déterminent les paramètres des chemins et des signaux de la télévision diffusée, les niveaux de signal radio d'image doivent être les suivants :

1) correspondant aux impulsions de synchronisation (niveau de porteuse maximum) - 100 % ;

2) correspondant au niveau d'extinction - 75 + 2,5%;

3) correspondant au niveau de blanc - 155 + 2 % ;

4) minimum (porteuse résiduelle non modulée) - 75 + 2%.

Ces exigences sont assez strictes et il n'est pas facile de les respecter lors d'un fonctionnement à long terme de l'équipement dans diverses conditions extérieures. L'acuité du problème est attestée par l'expérience de nombreuses sociétés de télévision régionales et locales à petit budget, dont la qualité du signal ne répond pas toujours aux exigences des normes (lorsqu'il n'y a pas d'argent pour les équipements de contrôle et de mesure, il est difficile de parler de la qualité de diffusion).

Le niveau de la composante constante du signal d'image réelle varie sur une plage assez large. Sans composante constante, il sera reproduit sur l'écran du kinéscope avec des distorsions de la luminosité de fond et des différences de luminosité entre les grands détails (au lieu de détails blancs, il y aura des détails gris, etc.). Pour les éliminer, des dispositifs spéciaux sont utilisés pour restaurer la composante constante (VPS) ou, en d'autres termes, des pinces de niveau (CLAMPING).

Il existe deux types d'EPS - non contrôlé (utilisant un détecteur à diode de crête) et contrôlé (utilisant un générateur d'impulsions de serrage). Les pinces de niveau non contrôlées ont une précision inférieure de restauration de la composante constante et, surtout, une basse température et une stabilité à long terme, c'est-à-dire qu'avec les changements de température et le vieillissement, le point de fonctionnement (dans notre cas, le modulateur) se déplace le long de la caractéristique de modulation (Fig. 3, a). Lorsque le point de fonctionnement dérive vers la droite, les impulsions de synchronisation du signal de télévision tombent sur la section non linéaire supérieure de la caractéristique. De ce fait, les impulsions de synchronisation sont "aplaties" dans le signal radio, ce qui conduit à une rupture de synchronisation dans le récepteur, notamment de synchronisation trame (twitching vertical de l'image). Si le point de fonctionnement dérive vers la gauche, le niveau de blanc dans le signal se situe dans la section non linéaire inférieure de la caractéristique, et un halo "négatif" et coloré autour des objets apparaît sur l'image. Dans les deux cas, le niveau des émissions hors bande et du bruit combiné augmente également fortement.

Les UIP gérées n'ont pas ces défauts, mais elles sont beaucoup plus compliquées. Domaines d'application des TPS contrôlés : générateurs de signaux de télévision multicanaux, générateurs de signaux de test de haute précision, formateurs de signaux de télévision standard fonctionnant à des changements importants de température ambiante, etc. En général, s'il est nécessaire d'obtenir une image stable de haute qualité lors de l'amarrage équipement vidéo, l'utilisation de TPS contrôlés est très utile.

Le fixateur de niveau développé par l'auteur ne contient pas d'éléments déficients et peut être répété par des radioamateurs de qualification moyenne. Son schéma de principe est représenté sur la Fig. 4, et des oscillogrammes aux points caractéristiques - sur la fig. 5. La base de l'EPS est un commutateur intégré DA2, contrôlé par un générateur d'impulsions de fixation sur les microcircuits DA3, DD1.

(cliquez pour agrandir)

Le PCTV arrivant à l'entrée vidéo entre par le condensateur C6 dans le générateur d'impulsions de synchronisation horizontale sur la puce DA3, qui est une version simplifiée du sous-module de synchronisation TV 3USCT. Les impulsions positives (Fig. 5, oscillateur 2) de la broche 3 de ce microcircuit agissent sur le vibreur unique temporisé sur le déclencheur DD1.1, déclenché par le front de chaque impulsion. Sur le déclencheur DD1.2, le générateur d'impulsions de serrage réel est assemblé, déclenché par les décroissances des impulsions du générateur de retard (Fig. 5, oscillateurs 3 et 4). Les impulsions de fixation (Fig. 5, oscillateur 4) sont situées dans le temps sur la zone arrière des impulsions d'extinction horizontales.

Dans le même temps, le PCTV à travers le filtre passe-bas R2C1L1C2R3, qui sert à limiter le spectre du signal reçu à la sortie du modulateur RF, à travers l'émetteur suiveur sur le transistor VT1, le condensateur de mémoire C5 et l'op- l'ampli DA1 passe à la sortie du VPS pour alimenter davantage le modulateur ou d'autres appareils nécessaires. La tension de serrage (Fig. 5, osc. 5) dépend de la position du curseur du trimmer R15.

Aux moments d'apparition des impulsions de fixation, l'interrupteur sur la puce DA2 s'ouvre et le condensateur de stockage C5 se charge rapidement à une tension environ égale à la tension sur la résistance moteur R15. Après la fin de l'impulsion de fixation, c'est-à-dire pendant la partie active de chaque ligne, la tension constante sur la plaque droite (selon le schéma) du condensateur C5 reste pratiquement inchangée, car la résistance d'entrée de l'ampli-op DA1 et les résistances de sortie de la clé privée du switch DA2 sont très importantes (quelques mégaohms) . Par conséquent, la tension de blocage s'avère indépendante du contenu d'image du signal transmis et très stable (déterminée par les paramètres de la diode Zener VD2). Il peut être modifié dans une plage assez large avec une résistance d'accord R15, c'est-à-dire pour garantir que le modulateur ne peut fonctionner que dans la section linéaire de la caractéristique de modulation.

Dans le fixateur de niveau, les condensateurs à oxyde sont K50-35, etc., les autres sont en céramique de tout type, les résistances variables sont SP4-1a, etc., scellées, les constantes sont OMLT-0,125, les selfs sont DM-0,1. L'appareil doit être alimenté à partir d'une source très stable avec une faible ondulation. La carte de circuit imprimé de l'appareil est placée dans un boîtier de blindage et séparée des nœuds du modulateur RF par des cloisons de blindage.

Le circuit R10C21R11 est utilisé pour éliminer l'influence de l'impédance de sortie de la clé publique du commutateur DA2 sur le niveau de la sous-porteuse de chrominance transmise lors des plates-formes arrière d'impulsions d'extinction horizontales lors du fonctionnement dans le système SECAM, ainsi que pour limiter le spectre du signal radio du modulateur. La résistance R7 est incluse pour éliminer l'éventuelle auto-excitation de l'ampli-op DA1. Le diviseur R12R13 (il peut être absent) est nécessaire pour les modulateurs dont la tension d'écrêtage requise est faible (inférieure à 2 V). La résistance approximative de la résistance R12 est de 1 ... 2 kOhm. La résistance R13 est sélectionnée pour une version spécifique de l'appareil sur lequel le verrou est chargé. Quant à la construction du modulateur lui-même, il est possible d'utiliser, par exemple, une version modifiée utilisée dans le dispositif émetteur-récepteur de l'enregistreur vidéo Elektronika-VM12 décrit dans [4]. La révision revient à retirer la diode VD3 et à fermer le condensateur C24 (Fig. 3, b dans [4]).

Pour configurer l'EPS, vous avez besoin d'un oscilloscope universel avec mode de synchronisation externe et d'un générateur de signaux de test de télévision. La forme des signaux radio haute fréquence est contrôlée soit par un oscilloscope à large bande (С1-75, С1-108), soit, à l'aide de l'unité de canal radio TV de contrôle, réglée sur la fréquence requise, par un oscilloscope universel, qui est connecté à la sortie du détecteur vidéo TV.

Tout d'abord, la période de répétition des impulsions sur la broche 3 de la puce DA3 (voir Fig. 4) est réglée sur 64 + 0,5 μs. Dans ce cas, aucun signal d'entrée n'est donné. Ensuite, après avoir appliqué à l'entrée du PCTV, la durée des impulsions est mesurée aux broches 1 et 13 du microcircuit DD1. Avec des écarts par rapport aux valeurs indiquées sur la fig. 5, sélectionnez les résistances R20 et R21. De plus, après avoir connecté un téléviseur de contrôle ou un oscilloscope à large bande à la sortie du modulateur RF, réglez les résistances R15 et R3 de sorte que le rapport des niveaux du signal radio modulé corresponde aux gradations du signal de luminosité de l'entrée PDTV ( il est plus pratique de le faire avec le signal "Niveaux de gris", sans signaux de couleur), en se concentrant sur la Fig. . 3

Des entreprises étrangères non moins répandues utilisent l'IR avec des amplificateurs intégrés. Ils se caractérisent par l'utilisation d'une alimentation unipolaire, un contrôle direct des niveaux TTL ou CMOS et un petit nombre d'éléments complémentaires. À titre d'exemple, les microcircuits peuvent être répertoriés : LA7026 (SANYO) - double IR audio-vidéo, LA7016 (SANYO) - vidéo IR, NJM2234L (JRC) - audio-IR à deux canaux, BA7604N (ROHM) - universel à deux canaux, М52065FP (MITSUBISHI) - haut débit à deux canaux intégré, etc.

littérature

1. Nefedov A. V., Savchenko A. M., Feoktistov Yu. F. Circuits intégrés étrangers pour équipements électroniques industriels. Manuel, éd. Yu. F. Shirokova. - M. : Energoatomizdat, 1989, p. 1-30.
2. Bogdanovich M. I., Grel I. N., Dubina S. A., Prokhorenko V. A., Shalimo V. V. Circuits intégrés numériques. - Minsk : Polymya, 1996, pp. 312-318.
3. Petropavlovsky Yu. Équipement vidéo au format VHS. Convertisseurs du nombre de lignes 525/625 en ATS de magnétoscopes. - Radio, 1993, n° 7, p. 5-7.
4. Bondarenko A., Krylov A. Enregistreur vidéo à cassette "Electronics-VM-12. Dispositif émetteur-récepteur.

Auteur : Yu.Petropavlovsky, Taganrog

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