ЩЕ МАТЕРІАЛИ ПО ТЕМІ:
Науково-технічний прогрес призвів до широкого примі-рівняно електронної апаратури у всіх галузях і прискорений-ному її розвитку. Різко зросла складність цієї апаратури, одночасно все більш підвищуються вимоги до її пара-метрам, надійності, зниження габаритів і маси, уменьше-нию споживаної потужності. На першому етапі це досягалося за рахунок мініатюризації окремих деталей (компонентів) електронних схем, але при цьому потрібно значне збільшення їх кількості, що створювало великі труднощі в їх перевірці, транспортуванні, складанні схем і експлуатації пристроїв. Подальший розвиток йшло по лінії мікроміні-атюрізаціі - створення мікромодулів. Модуль пред-ставлять собою мініатюрний блок, виготовлений як єдина об'ємна конструкція з окремих мікромініатюрних деталей, з'єднаних електрично відповідно до елек-тронної схемою і захищених від механічних пошкоджень від впливу вологи. Модуль є функціонально закінченої частиною електронної схеми. Однак пліт-ність компонування деталей в мікромодулів невелика (до 10 в 1 см3), тепловіддача гірше, а паразитні зв'язку сильніше, ніж в звичайних пристроях. Крім того, при несправності неможливо замінити окрему деталь, а треба замінити весь мікромодуль.
Різкий стрибок у вдосконаленні електронних виробів внесло поява інтегральних мікроелектронних схем (ІМС). Основні поняття про них даються по предмету «Основи електроніки і мікроелектроніки». Тут ми коротко нагадаємо
про це і розглянемо конкретні інтегральні мікросхеми, що використовуються в звуковідтворювальної апаратури кіноустановок.
Принципова відмінність ІМС від всехелектронних сис-тем, розроблених до них, полягає в тому, що вони не мають окремих радіодеталей.
Інтегральною мікросхемою називають мікроелектронний виріб, що виконує певну функцію Перетворюва-ня сигналу і представляє єдине ціле при випробуваннях, транспортуванні і експлуатації. Вони можуть виконувати функ-ції складних електронних вузлів: підсилювачів, генераторів, фільтрів, випрямлячів, стабілізаторів напруги або струму, елементів ЕОМ і т. Д.
При виготовленні мікросхем в обсязі кристала кремнію або на поверхні підстави створюються області р-типу, n-типу і р-n-переходи, що утворюють елементи електричної схеми: активні - транзистори і діоди, пасивні - резіс-тори і конденсатори, а також провідникові - для соеди-вати цих елементів. Всі виріб поміщається в герметизуется-ний корпус і має висновки.
Об'єднання (інтеграція) всіх елементів схеми в єдину мікроелектронну конструкцію здійснюється в єдиному тих-технологічного процесі виготовлення мікросхем. Щільність компонування інтегральних схем велика - вона може досягати десятків тисяч елементів в 1 см3.
Інтегральні схеми можуть бути напівпровідниковими і плівковими. У напівпровідникової ІМС всі елементи і межелементние з'єднання виконані в обсязі і на по-поверхні напівпровідника, звичайно кремнію. У плівковій ІМС всі елементи і межелементние з'єднання виконані тільки у вигляді плівок різних матеріалів, що наносяться на підкладку. У зв'язку з тим, що плівкові транзистори і діоди поки ще мають недостатньо стійкі експлуатаційні властивості, набули поширення гібридні ІМС. Вони являють собою поєднання плівкових мікросхем, содер-службовців тільки пасивні елементи, з мікро мініатюрними навісними безкорпусним транзисторами і діодами. Після монтажу навісних компонентів гібридна ІМС теж заклю-чає герметизований корпус і є нероздільним цілим.
Елементом інтегральної мікросхеми називається її частина, що виконує функцію радіодеталі, наприклад, транзистора, діода, резистора, конденсатора. Елемент не можна відокремити від ІМС як самостійний виріб. Компонент інтегральної мікросхеми - це теж її частина, що виконує функцію ра-діодеталі, але на відміну від елемента компонент до монтажу ІМС є самостійним виробом в спеціальній упаковці і n принципі може бути відділений від виготовленої ІМС (наприклад, навісний безкорпусний діод або транзистор в гібридної мікросхеми ).
Мікросхеми різних типів покарані на рис.
У транзисторної звуковідтворювальної апаратури кіноустановок інтегральні мікросхеми використовуються для пред-ньо посилення сигналу, а також в якості контроль-ного підсилювача. Для цієї мети застосовуються інтегральні мікроелектронні підсилювачі низької частоти, а також опера-ційних підсилювачі постійного або змінного струму. Прин-ціпіальние електричні схеми пристроїв, які виконуємо-ються у вигляді інтегральних мікросхем, складаються з урахуванням можливості виконання схемних елементів. Такі елементи електричних схем, як трансформатори, дроселі, кондом-Сатори більшої місткості, не піддаються інтеграції і повинні приєднуватися I \ зовнішнім висновків. Разом з тим, збільшен-ня кількості зовнішніх висновків і зовнішніх з'єднань знижує надійність схеми. Бажано мати в принци-піальной схемою якомога менше таких елементів, які приєднуються до ІМС ззовні.
Ріс.62 Інтегральні мікросхеми
Ця вимога зумовило широке застосування в ІМС диференціальних каскадів, гальванічних межкаскадних зв'язків, біс трансформаторних двотактних каскадів і інших схем, в яких не потрібні блокувальні конденсатори і конденсатори зв'язку. Ба-тельно використання схем, які малочутливі до їм-кістковим і гальванічним паразитних зв'язків, зростаючим зі зменшенням відстані між елементами схеми. Необ-обхідно застосування негативного зворотного зв'язку по постоян-ному току для стабілізації вихідного режиму і по змін-ному току для зменшення спотворень, перешкод і вихідного опору, а також для стабілізації підсилювальних властивостей і параметрів мікросхеми.
Відповідно до прийнятої системою позначень ІМС позначення мікроелектронних інтегральних підсилювачів со-стоїть з кількох елементів.
Перший елемент - цифра, що показує групу мікро-схеми по конструктивно-технологічних виконання:
1, 5, 7 - напівпровідникові ІМС, причому 7 - безкорпусні; 2, 4, 6,8 гібридні ІМС, 3 - інші ІМС (плівкові).
Другий елемент - двозначне число, що означає порядковий номер даної серії ІМС.
Перші два елементи разом складають повний номер серії інтегральних мікросхем, наприклад, серія 140, серія 122, серія 553 і т. Д.
Третій елемент - дві букви, перша з яких позначає підгрупу ІМС по виконуваної функції (У - підсилювач), а друга відповідає виду ІМС за функціональним призначають-ню, наприклад, для підсилювачів: В - високої частоти, Н - низької частоти, Т - постійного струму, д - операцион Цінні та диференціальні і т. д. Приклади третього елемента: УН, УТ, УД.
Четвертий елемент - число, що означає порядковий но-заходів розробки в даній серії.
П'ятий елемент - буква, ставиться в тих випадках. коли в даному типі ІМС є розкид електричних параметрів, і означає певні значення цих параметрів, вка-зване в довідниках для позначення ІМС з даної буквою (наприклад, А, Б, В, Г).
Для мікросхем широкого застосування на початку умовах а-ного позначення ставлять букву «К», наприклад, К122УН 1 В.
До введення ГОСТ 18682-73 діяла стара система умовних позначень ІМС, що мала дві відмінності від дей-ствующей після] 973 року. По-перше, номер серії поділу-лялся на дві частини: перший елемент залишався на своєму місці (цифра, відповідна конструктивно-технологічними-ської групи), а другий елемент (порядковий номер серії з двох цифр) ставилося після двох букв третього елемента. Інакше кажучи, другий і третій елементи мінялися місцями. По-друге, було менше підрозділів в буквеному обо-значенні підгрупи і виду ІМС за функціональною ознакою і призначенням. Наприклад, всі підсилювачі синусит-їдальня сигналу позначалися буквами УС без поділу за діапазоном частот, а постійного струму - УТ без виділення диференціальних і операційних підсилювачів.
Після 1973 року більшість ІМС отримало нові обо-значення, але частина зберегло старі. Приклади зміни позначення: старе - КIУС221В, нове - KI22YHIВ; ста-рої - КIУТ401Б, нове - КI40УДIБ.
Розглянемо принципові схеми, схеми включення та основні технічні дані деяких інтегральних напівпровідникових мікросхем підсилювачів, які застосовуються в комплексах транзисторної звуковідтворювальної аппара-тури кіноустановок.
1. Найпростішою з них є мікросхема К122УНlВ (К 1 УС221 В) - двохкаскадний підсилювач змінного струму низької частоти серії К122. Його принципова електрич-чна схема приведена на рис. 63. Перший каскад побудований
Рис.63 Принципова схема інтегрального підсилювача типу К122Н1В
за схемою з загальним емітером; R1 - колекторна навантаження, R2 - резистор емітерний стабілізації вихідного режиму. Другий каскад може бути зібраний як за схемою з загальним емітером, так і з загальним кооллектором.
У першому випадку повинні бути з'єднані висновки 8 і 9, і виходом є висновок 9; при цьому R6 - колекторна навантаження, R7 - в ланцюзі емітера для емітерний стабілізації і створення необхідного зсуву Т2 з урахуванням безпосереднього зв'язку його з Т 1. У другому випадку з'єднуються висновки 7 і 9, а виходом є висновок 11; при цьому емітерний навантаженням служить R7, а R6 відключений. R3 є резистором розв'язує фільтра, а конденсатор фільтра підключається ззовні між висновками 10 і 1 (загальний).
R4 і R5 створюють негативний зворотний зв'язок по пос-тоянному току, що охоплює два каскаду для створення зсуву Т 1 і стабілізації вихідного режиму. Для устра-вати негативного зворотного зв'язку по змінному струмі до висновків 3, 5 і 11 щодо загального 1 можна подклю-чати конденсатор великої ємності.
Джерело живлення підключається між 7 (плюс) і 1 (мінус). Схема включення інтегрального підсилювача К122УН1В в комплексі звуковідтворювальної апаратури К3ВП -14 приведена на рис. 64.
Ріс.64 Схема включення інтегрального підсилювача К122Н1В
У цьому комплексі інтеграли-ва мікросхема використовується як блок попереднього підсилення при роботі від мікрофона і лінійного джерела сигналу, а також як блок проміжного посилення для всіх джерел сигналу.
Електричні параметри ІМС типу К122УН1
Напруга джерела живлення (+ - 10%):
для К 1 УС221 (А, Б)
для КIУС221 (В, Г, Д)
Коефіцієнт посилення на частоті 12 кГц не менше:
для КIУС221А 250
для К1 УС221 Б 400
для К1УС22Ш 305
для КIУС221Г 500
для КIУС221Д 800
Вхідний опір не менше 2 кОм
Постійна напруга на виході не більше:
для К1УС221 (А, Б) 2,8 В
для к1 УС221 (В, Г, Д) 9,6 В
Мікросхеми серії К122 мають металоскляний корпус з 12 висновками. Діаметр корпусу 8,5 мм, а підстави 9,5 мм, висота корпусу 4,6 мм, довжина виводи-дов 20 мм. Маса мікросхеми 1,5 м
2. Мікросхема К140УДl (К1УТ401) являє собою операційний підсилювач постійного або змінного струму з серії К140 в такому ж корпусі, як мікросхеми серії К122. Ця мікросхема використовується в якості вхідного вузла для попереднього посилення сигналу команд з мік-шерского пульта в контрольному підсилювачі УК37 комп-лексу «Звук Т2-100».
Ріс.65 Принципова схема інтегрального підсилювача типу К140Д1Б
Принципова електрична схема інтегрального мікроелектронного підсилювача К140УДl (А, Б) приведена на рис. 65. Операційним підсилювач називається тому,
В підсилювачі К140УДl перший каскад виконаний по сім-метричної диференціальної схемою на транзисторах Т 1 і Т 2. Резистори R 1 і R2 - колекторні навантаження. У загальній емітерний ланцюга в якості динамічного опору-тивления включений токостабілізірующій двухполюсник на транзисторі ТЗ із загальною базою.
Постійний потенціал його бази створюється транзистором Т4, включеним як діод, так як його колектор з'єднаний з базою і колекторний р-n-перехід цим закорочен. Другий каскад побудований на транзисторах Т5 і Т6 по несиметричною діфферен-ціальної схемою: транзистор Т5 включений до загального колектив-тором, а транзистор Тб - із загальним емітером; R8 - колектив-торная навантаження Т6, з колектора якого знімається сигнал на наступний каскад.
Третій каскад на транзисторі Т7 працює як емітерний повторювач і передає сигнал без зміни на базу тран-зістора Т9. При цьому каскад на транзисторі Т7 знижує постійний потенціал бази транзистора Т9 дорівня потенціалу загального контакту 4 - середньої точки джерел живлення ЕКI і ЕК2, створюючи тим самим необхідний режим за постійним струмом транзистора Т9 для отримання макси-мального неспотвореного сигналу. зниження постійного
напруги на базі Т9 досягається за допомогою подільника, гасячи-щим плечем якого є резистор R9, а робочим -транзістор Т8, включений із загальною базою як токостабілі-зірующій двухполюсник. Його опір постійному струму у багато разів менше, ніж змінному. Потенціал бази ТВ, як і ТЗ, підтримується постійним транзісто-ром Т4 в діодному включенні.
Вихідний каскад на транзисторі Т9 працює за схемою емітерного повторювача. Його навантаження в ланцюзі емітера сос-тоит з резисторів R11 і R12. З дільника R11-R12 через R 10 і Т8 здійснюється «стежить» позитивна зворотня ная зв'язок в вихідному каскаді, що усуває можливість збільшення нелінійних спотворень через обмеження ампли-туди великого сигналу. Це дозволяє збільшити максимальний сигнал при низькій напрузі харчування.
Схема включення мікроелектронного підсилювача в К140УДl контрольному підсилювачі УКЗ7 апаратури типу «Звук Т» приведена на рис. 66. Харчування підсилювача здійс-ствляется від двох послідовно з'єднаних джерел
Ріс.66 Схема включення інтегрального підсилювача К140Д1Б
постійного струму. До висновку 7 підключається + Е к1 а до висновку 1 підводиться -Е К2. Точка з'єднання джерел живлення підключена до висновку 4. Сигнал від мікрофона, включеного на Мікшерський пульті, надходить через R1 і С1 на инвентирующем вхід 9. Вихідний сигнал з ви-вода 5 йде для подальшого посилення на кінцеву частину контрольного підсилювача. На неінвертуючий вхід 10 по-дається постійна напруга для створення вихідного режиму першого каскаду за допомогою дільника R2-RЗ. Мікросхема охоплена негативним зворотним зв'язком по постійному струму за допомогою резисторів R7 і R4 для стабілізації вихідного режиму, а також по змін-ному напрузі за допомогою двухделітелей: перший з-стоїть з R7, R5, R 6і СЗ, а другий - з R4 і вхідного опору. Змінний резистор R6 служить регуляторної-тором гучності. Конденсатор С2 усуває можливість виникнення генерації на надзвукових частотах.
Електричні параметри ІМС типу К140УДl (А, Б)
Напруга джерела живлення (+ - 5%)
для К140УДIА ± 6,3 В
для К140УДIБ ± 12,6 В
Струм не більше
для К140УДIА 4,2 мА
для К140УДIБ 8,0 мА
для К140УДIА від 400 до 4500
Вхідний струм не більше