統合スイッチ: パラメータ、アプリケーション。参照データ

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統合スイッチ: パラメータ、アプリケーション。参照データ

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電子制御を備えた統合スイッチは、ビデオ信号とオーディオ信号を切り替えるために現代の家庭用機器で広く使用されています。公開された記事では、外国製の機器を修理する際のスイッチの交換と、そのようなスイッチの興味深い使用例について説明しています。

外国企業が製造する広範な集積回路の中で、スイッチは最も汎用的なタイプの XNUMX つです。統合スイッチ (IC) は、テレビ、VCR、AF アンプ、ビデオカメラ、チューナー、オーディオレコーダーのほとんどすべての最新モデル、およびその他の家庭用機器に搭載されています。通信技術、産業用電子機器、その他の分野でも、IR は同様に広く使用されています。

少数のICには国産の類似品がありますが、ほとんどは外国企業によってのみ製造されています。多くの IC は非常に優れた技術的特性を備えており、多くの場合、追加の外部要素を使用する必要がなく、電源パラメータの点で「気取らない」ものです。これに関連して、さまざまなアマチュア無線の設計における IR の使用の側面、および機器内での IR の識別や修理用の類似体の選択の問題について検討します。

超小型回路一般、特に IR の識別に関連する問題は、特に小型の表面実装パッケージ内の超小型回路にデジタルマーキングしかない場合、修理の現場で非常に頻繁に発生します。このような場合、フルネームなしで超小型回路を注文することさえ非常に困難です。

1958 年に TEXAS INSTRUMENTS (米国) が最初の集積回路を開発して以来、非常に多くの種類の集積回路が製造されてきたため、それらに関する信頼できる技術情報を入手することが非常に困難なことがよくあります。超小型回路の名称を国際規模で標準化する試みは特に成功していないが、たとえば、ヨーロッパの製造業者は、国際組織PRO ELECTRON（ASSOCIATION INTERNATIONAL PRO ELECTRON）による超小型回路の名前のコーディング原則に従おうとしている[ 1]。実際、ここで販売されているビデオ機器やオーディオ機器のほとんどのモデル（それに限らず）は、アジア、主に日本起源のチップが大半を占めています。さらに、私たちは日本の機器そのものだけでなく、日本の超小型回路のシェアが非常に大きいヨーロッパや米国の企業のさまざまな種類の製品についても話しています。

残念ながら、筆者は日本で採用されているチップコーディングの原理を知りません。おそらくこれらは日本産業電子工業会 EIAJ (日本電子機械産業協会) によって決定されていると思われますが、欧州のシステムとは一致しません。したがって、将来的には、著者が特定の機器を使用して作業する実践（ラベル付け）および回路図から得た情報に従って、超小型回路の名前が付けられることになります。

現時点では、マイクロ回路の製造国を特定することが困難であることは注目に値します;大手企業によるマイクロ回路の生産は、国の国境をはるかに超えて確立されています。 ICに関しては、筆者はマレーシア、シンガポール、フィリピン、台湾、韓国などで製造された日本製の超小型回路に出会った。適切なマークを付けているのは一部の国だけであるため、日本製の超小型回路を製造している国の数はさらに多いと考えられます。家庭用ビデオおよびオーディオ機器に最も広く使用されている IC は、ローム、東芝、三洋電機、松下、JRC、三菱、NEC (日本)、MOTOROLA (米国)、SGS - THOMSON (フランス) などによって製造された IC です。他にも多くの会社で生産されています。

完全または部分的に互換性のある IC が多数あり、さまざまな会社が製造し、ケースに異なるマーキングが施されています。このような場合、無線機器を修理する際のアナログの選択に関する情報は非常に役立ちます。たとえば、表面実装パッケージで 4066 のマークが付いた珍しい市販のマイクロ回路 (正式名称 - MATSUSHITA の MN4066BS) は、他の多くのマイクロ回路の機能的類似物に置き換えることができます: BU4066B、BU4066BC (RHOM)、mPD4066BC (NEC)、標準パッケージ（4066ピン）ではTC4066BP（TOSHIBA）、HCF14066BE（SGSTHOMSON）、MC4066BCP（MOTOROLA）、CD4066BE、LC14Bなど、国産のK561KT3、564KT3、KR1561KT3が多いです。家庭用 IR (マルチプレクサ) のパラメータ、ピン配置、スイッチング回路は、文献 [2] で簡単に見つけることができます。

561 チャンネルアナログスイッチ K3KT176 に加えて、海外の機器では、K561、K564、1561、KRXNUMX シリーズの国内機能のアナログを持つ他の機器も使用されています。外国のマイクロ回路に関するオリジナルの参考文献は我が国では依然としてアクセスが難しいため、同一のケースで作成され、同一の電気的特性を有する完全な類似品を選択することははるかに困難です。ただし、修理の実践の観点からは、たとえば、端子間の速度や静電容量値の違いや、異なる種類のハウジングであっても、大きな影響はありません。特定の結果が重要です。つまり、アクセス可能な（そして安価な）手段を使用して機器の機能を復元することです。

以下にリストするのは、外国のものに対応する、著者が知っている国内 IR シリーズ K176、K561、564、KR1561 の機能的類似体です。 MN4016B、CD4016BF、MC4016BF、HD4016BP、HEF176BP、SCL1BE - K4051KP4051、14051KP14051、KR14051KP4051; M561BP、MC2BCP、TC564BP、CD2BE、HCF1561BE - K2KP4052、14052KP4052、KR4052KP4052; MC561AP、CD1BE - KR564KP1; MC1561BF、MC1BP、CD14512BE - KR4512KP1561。

家庭用ビデオおよびオーディオ機器で非常に広く使用されているのは、独立した制御を備えた内蔵 4053 チャンネル IR で、国内に類似品はなく、メーカーによって異なるマーキングが付いています: BU4053、TC4053BP、CD4053AE、CD4053BF、HEF14053BP、HD14053BP、MC14053BCP、 MC4053BE、4053B CN、SCL1BE など。これを使用すると、たとえば 1 台のステレオオーディオビデオレコーダーの UMZCH と TV (左右のチャンネル入力およびビデオ入力) への接続を整理するのに便利です。このようなスイッチのピン配置とブロック図を図に示します。 0 (ピンの名称は三菱が採用したものに対応します)。キー A、B、C は、入力 SA、SB、SC を使用して独立して制御されます。キーの位置 H は制御入力のレベル 1 に対応し、位置 L はレベル 70 に対応します。制御入力のレベル 0 の電圧は電源電圧 VDD の少なくとも 30% に等しく、レベル 1 - XNUMX 以下である必要があります。 %。レベル XNUMX が制御入力 E に適用されると、入力 SA、SB、SC の電圧値に関係なく、すべてのスイッチが開きます。単電源の場合、VEE ピンは VCS のコモン線に接続されます。

統合スイッチ：パラメータ、アプリケーション

スイッチの電源電圧 VDD の範囲は 3 ～ 15 V です。公開キーの抵抗、速度、入力および出力容量はその値によって異なります。この電圧が高いほど、キーのパラメータが向上します。公開鍵の抵抗は、500 V の電源電圧で 5 オーム以上の値から、100 V では 15 オーム以下に減少します。スイッチの速度は、パラメータ (抵抗) に応じて、電源電圧にほぼ比例して増加します。これは、50 B の電源電圧で 15 ns にほぼ等しくなります (速度とは、制御信号が与えられた瞬間からキーをオン/オフにするまでの遅延時間を意味します)。入出力容量の値も電源電圧 15 V で最小となり、15...30 pF に等しくなります。

IRパラメータの具体的な値は、さまざまなメーカーの設計オプション（AE、BE、BF、BP、BCP、BCNなどの異なる文字インデックスを持っています）によっても決定されます。

反対極性の信号を切り替える必要がある場合、VEE ピンには 0 ～ -12 V の範囲の電源電圧が供給されます。VDD ピンと VEE ピンの間の最大電圧が超えてはならないことに注意してください。 15V（絶対値の合計）。送信信号の最大範囲は電源電圧の値にも依存しますが、VDD ピンと VEE ピンの電圧に 0,2 V を超えて「接近」してはなりません。

一般的なテレビ FUNAI-TV-2100AMK10HYPER の例を使用して、IR を使用する機能を考えてみましょう。回路図の一部を図に示します。 2. このモデルは、フロントパネルとリアパネルの両方にある外部入力を通じて動作する場合、ステレオサウンドモードを提供します。 100 kOhm の入力抵抗は、抵抗 R729、R730 によって決まります。コンデンサ C703、C704 を介した左右のチャンネルの音声信号は、IC5 マイクロ回路のピン 2 と 701 に供給されます。 +8 V の電圧を持つマイクロ回路のユニポーラ電源が使用されるため、オーディオ信号を歪みなく伝送するための前提条件は、入力に一定の電圧が存在することです。この例では、+710 V の電圧が分圧器 R711R713 および R714R4 からマイクロ回路の入力に印加されており、入力を過電圧から保護するために、704 V の電圧用にツェナーダイオード D706、D8,2 が取り付けられています。

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テレビ放送を受信する場合、三菱電機製ラジオチャンネルチップ「M52340S」（IC301、46ピンの電圧は+2,6V）からの音声信号がIC1チップの3番ピンと701番ピンに同時に到達します。

スイッチのピン 15 と 4 からの出力信号は、IC801 チップ (UPC1406HA) 上の電子ボリュームコントロールを通過して、LA4261 統合ステレオアンプに送られます。

ビデオ信号伝送ユニットは少し変わった設計になっています。外部ビデオ入力から、L702C713 干渉防止フィルターを介して、高入力インピーダンスの Q701 トランジスタのエミッタフォロワに供給されます。この場合、PCTV の入力範囲は、標準値の 1 V ではなく、1,8 ～ 2 V になります。次に、IC12 マイクロ回路のピン 701 を介したビデオ信号です。ピン 14 (「ビデオ」モードのスイッチ A) で閉じられ、トランジスタ Q703、Q702 上のさらに 75 つのエミッタリピータを通過します。その結果、1 オームの抵抗を備えたビデオ入力にロードされたときのビデオ出力での信号スイングは、標準値の XNUMX V と同じになることがわかります。この接続の欠点は、ビデオ出力でのマッチングが欠如していることです。その結果、接続ケーブルが長いと、PCTV の高周波成分がブロックされる可能性があります。つまり、PAL システムでは明瞭度がわずかに低下し、彩度さえも低下します。

TV 視聴モード (キー A の別の位置) では、無線チャネルユニットのビデオ検出器 (IC52 チップのピン 301) からの信号が、ノッチフィルター CF31、CF32、分周器 R722R723 を介して、IC13 チップのピン 701 に届きます。次に、ビデオ信号はトランジスタ Q703 のエミッタフォロワを介して 732 方向に分岐されます。説明したようにビデオ出力へ、もう一方は分周器 R705R301 を介して IC36 チップの輝度およびカラーチャネルの入力 (ピン XNUMX) へです。

IC701 スイッチのすべてのキーは、IC0 マイクロプロセッサ (M1M) によって切り替えられる Q8 トランジスタのインバータからレベル 706 または 101 (+37220 V) を供給することによって同時に制御されます。ピン 5 では、レベル 1 (+5 V) がビデオ入力モードに対応し、レベル 0 が TV 視聴モードに対応します。

統合型スイッチ (IC) は現在供給不足ではなく、価格も非常に手頃です。したがって、その使用における困難は主に、小型表面実装パッケージ内の超小型回路を交換する必要がある場合にのみ発生します。これらは、さまざまな会社のビデオカメラや VCR の最新モデルで広く使用されています。このような場合には、平面リードを備えたパッケージ内の国産 564 シリーズ超小型回路の方が適しています。内蔵スイッチ TC4053 などは国内に完全な類似品はありませんが、たとえば、それぞれに独立した制御を備えたデュアルキーを備えた 590 つの KR4KNXNUMX マイクロ回路で簡単に置き換えることができます。

IR を使用して、さまざまなアマチュア無線デバイスを組み立てることができます。たとえば、[3] では、ランプ電圧発生器や、VCR 自動制御システムのライン番号コンバータ用のサンプルアンドホールドデバイスでの使用が説明されています。

別の例として、テレビ信号の DC 成分を復元するデバイスでの IR の使用を考えてみましょう。

ビデオ信号には一定の成分が含まれており、その値は画像の内容に依存し、0 ～ 3 Hz の周波数で変化することが知られています。ビデオ信号生成機器にはカップリングコンデンサが存在するため、通常はカップリングコンデンサが失われます。管に沿った必要な箇所で人工的に修復されます。これらのポイントの 3 つは、PCTV を高周波領域に転送するテレビ変調器の入力と呼ぶべきです。テレビビデオ信号の一定成分が変調の品質にどのような影響を与えるかを図に概略的に示します。 XNUMX.

統合スイッチ：パラメータ、アプリケーション

低電力テレビラジオ信号整形器用の変調器は、多くの場合、高周波電流に対する抵抗が制御入力の電圧値に依存するデバイスです。このようなデバイスの典型的な変調特性を図に示します。 3、a. 画像信号を歪みなく伝送するには、変調電圧が特性の線形部分を超えてはなりません。この場合、無線信号のエンベロープ (HF 充填は描画されていません) は図に示す形式になります。 3、b. 放送テレビのパスと信号のパラメータを定義する GOST 18471-83、GOST 21879-76 によれば、画像無線信号レベルは次のようになっている必要があります。

1) 同期パルスに対応 (最大搬送波レベル) - 100%;

2) 絶滅のレベルに対応 - 75 + 2,5%;

3) 白のレベルに対応 - 155 + 2%;

4) 最小 (変調されていない残りの搬送波) - 75 + 2%。

これらの要件は非常に厳しく、さまざまな外部条件下で機器を長期間使用する場合、これらの要件を満たすのは容易ではありません。問題の深刻さは、多くの低予算の地方および地方テレビ会社の経験によって証明されており、その信号の品質は常に規格の要件を満たしているわけではありません（制御および測定機器に資金がない場合、それは困難です）。放送の品質について話すため）。

実画像信号の DC 成分のレベルは、かなり広い範囲にわたって変化します。一定の成分がないと、背景の明るさに歪みが生じたり、大きな細部の間の明るさに差が生じたりして、キネスコープ画面上に再現されます (白い部分の代わりに灰色の部分などがあります)。これらを除去するために、特別な定成分復元器 (DCC)、つまりレベルクランプ (CLAMPING) が使用されます。

IPS には、非制御型 (ピークダイオードディテクタを使用) と制御型 (クランプパルスジェネレータを使用) の 3 つのタイプがあります。制御されていないレベルクランプでは、一定成分の復元精度が低くなります。また、最も重要なのは、低温と長期安定性です。つまり、温度変化や経年劣化により、動作点（変調器の場合）が変調特性に沿って移動します（図XNUMXa)。動作点が右にドリフトすると、テレビ信号のクロックパルスは特性の上部の非線形セクションに入ります。その結果、無線信号の同期パルスが「平坦化」され、受信機の同期、特にフレーム同期の失敗（垂直画像のけいれん）が発生します。動作点が左にドリフトすると、信号の白レベルが特性の下部の非線形部分に現れ、オブジェクトの周囲に「負の」色のハローが画像に現れます。どちらの場合も、帯域外放射と複合干渉のレベルが急激に増加します。

マネージド VPS にはこれらの欠点はありませんが、はるかに複雑です。制御された VPS の応用分野: マルチチャンネルテレビ信号整形器、高精度テスト信号の発生器、周囲温度の大きな変化下で動作する標準テレビ信号の整形器など。一般に、高品質のテレビ信号を得る必要がある場合は、ビデオ機器を接続する場合、安定した画像を得るには、制御された VPS の使用が非常に便利です。

著者が開発したレベルクランプには希少な要素が含まれておらず、平均的な資格を持つアマチュア無線家であれば再現することができます。その回路図を図に示します。特徴点のオシログラムを図4に示します。 5. VPS の基礎は、マイクロ回路 DA2、DD3 上の固定パルス発生器によって制御される統合スイッチ DA1 です。

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ビデオ入力に入力される PCTV は、コンデンサ C6 を介して、3USCT TV 同期サブモジュールの簡易バージョンである DA3 チップ上の水平同期パルス発生器に供給されます。このマイクロ回路のピン 5 からの正のパルス (図 2、発振 3) は、各パルスのエッジによってトリガーされるトリガー DD1.1 の時間遅延ワンショットに影響を与えます。トリガー DD1.2 には、遅延発生器パルスの減衰によってトリガーされる実際のクランプパルス発生器が含まれています (図 5、発振 3 および 4)。固定パルス (図 5、発振 4) は、時間的に水平ブランキングパルスの後部領域に位置します。

統合スイッチ：パラメータ、アプリケーション

同時に、PCTV は、RF 変調器の出力で受信した信号のスペクトルを制限する役割を果たすローパスフィルター R2C1L1C2R3 を通過し、トランジスタ VT1 のエミッタフォロワ、蓄積コンデンサ C5、およびオペアンプ DA1 を通過します。 VPS の出力に接続され、変調器やその他の必要なデバイスにさらに供給されます。クランプ電圧 (図 5、発振 5) は、トリミング抵抗 R15 のスライダーの位置に依存します。

固定パルスが現れると、DA2 チップのスイッチが開き、蓄積コンデンサ C5 が抵抗 R15 の両端の電圧にほぼ等しい電圧まで急速に充電されます。固定パルスの終了後、つまり各ラインのアクティブ部分中、オペアンプ DA5 の入力抵抗と出力抵抗により、コンデンサ C1 の (図によると) 右側のプレートの定電圧は実質的に変化しません。スイッチ DA2 の秘密キーの抵抗は非常に高い (単位はメガオーム)。その結果、クランプ電圧は送信信号の画像内容とは無関係であり、非常に安定していることがわかります（ツェナーダイオード VD2 のパラメータによって決定されます）。これは、抵抗器 R15 を調整することによって、かなり広い範囲内で変更できます。つまり、変調器が変調特性の線形部分でのみ動作できるようにすることができます。

レベルクランプには、酸化物コンデンサ - K50-35など、残り - 任意のタイプのセラミック、可変抵抗器 - SP4-1aなど、密閉型、永久 - OMLT-0,125、チョーク - DM-0,1があります。デバイスは、リップルが低く安定性の高い電源から電力を供給する必要があります。デバイスのプリント回路基板はシールドハウジング内に配置され、シールドパーティションによって変調器の RF ユニットから分離されています。

R10C21R11 回路は、SECAM システムでの動作時に水平ブランキングパルスのバックパッド中に送信されるクロミナンス副搬送波のレベルに対する DA2 スイッチの公開鍵の出力インピーダンスの影響を排除するために使用されます。変調器無線信号のスペクトル。抵抗 R7 は、オペアンプ DA1 の自励励起の可能性を排除するために含まれています。分周器 R12R13 (存在しない場合もあります) は、必要なクランプ電圧が低い (2 V 未満) 変調器に必要です。抵抗 R12 のおおよその抵抗値は 1 ～ 2 kOhm です。抵抗 R13 は、ラッチがロードされるデバイスの特定のバージョンに対して選択されます。変調器自体の構造に関しては、たとえば、[12] で説明されている、Elektronika-VM4 ビデオレコーダーのトランシーバーデバイスで使用されている修正バージョンを使用できます。この変更は、結局のところ、ダイオード VD3 を取り外し、コンデンサ C24 を短絡することになります ([3] の図 4b)。

VPS を設定するには、外部同期モードを備えたユニバーサルオシロスコープとテレビテスト信号発生器が必要です。高周波無線信号の形状は、ブロードバンドオシロスコープ (S1-75、S1-108) を使用するか、必要な周波数に調整された制御 TV ラジオチャネルユニットを使用して、ユニバーサルオシロスコープに接続して監視されます。 TV ビデオ検出器の出力。

まず、DA3 マイクロ回路 (図 3 を参照) のピン 4 のパルス繰り返し周期を 64+0,5 μs に設定します。この場合、入力信号は与えられません。次に、PCTV を入力に適用することにより、DD1 マイクロ回路のピン 13 と 1 でパルス幅が測定されます。図に示す値からの偏差がある場合は、 5、抵抗 R20 と R21 を選択します。次に、制御テレビまたは広帯域オシロスコープを RF 変調器の出力に接続し、変調された無線信号のレベルの比が入力 PCTV の輝度信号の階調に対応するように抵抗 R15 と R3 を調整します。カラー信号を使用せずに「グレースケール」信号を使用してこれを行う方が便利です)。図に焦点を当てます。 3

外国企業も同様にアンプ内蔵の IR を広く使用しています。これらの特徴は、ユニポーラ電源の使用、TTL または CMOS レベルの直接制御、および少数の外部素子を使用することです。例として、次のマイクロ回路を挙げることができます: LA7026 (SANYO) - デュアルオーディオビデオ IR、LA7016 (SANYO) - ビデオ IR、NJM2234L (JRC) - 7604 チャンネルオーディオ IR、BA52065N (ROHM) - XNUMX -チャンネルユニバーサル、MXNUMXFP (三菱) - 内蔵XNUMXチャンネルブロードバンドなど

文学

Nefedov A.V.、Savchenko A.M.、Feoktistov Yu.F. 産業用電子機器用の外国集積回路。ハンドブック編ユウ・F・シロコバ。 - M.: Energoatomizdat、1989、p. 1-30。
Bogdanovich M. I.、Grel I. N.、Dubina S. A.、Prokhorenko V. A.、Shalimo V. V. デジタル集積回路。 - ミンスク: Polymya、1996、312-318 ページ。
Petropavlovsky Yu. VHS 形式のビデオ機器。ライン数 525/625 から AVR ビデオレコーダーへのコンバーター。 - ラジオ、1993 年、第 7 号、p. 5-7.
ボンダレンコ A.、クリロフ A. カセットビデオレコーダー「エレクトロニクス-VM-12」トランシーバーデバイス。

著者: Yu.Petropavlovsky、タガンログ

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