При изучении приемников, мы часто сталкивались с такими понятиями как АРУ и АПЧГ. Они имеют очень большое значение в устройствах различных радиоприемников. Однако без них работоспособность приемника не нарушится, а только качество радиоприема. Так что же обозначают эти понятия?
АРУ- автоматическая регулировка усиления, предназначенная поддерживать уровень сигнала на должном уровне. Дело в том, что передающие станции располагаются от точки приема сигнала на различных расстояниях, и уровни сигналов, наведенных в антенне, оказываются очень слабыми или, наоборот, значительно превышают, что отражается на громкости воспроизведения. Конечно, этот недостаток можно устранить постоянным регулированием громкости приемника. Но тогда мы будем частью приемника, осуществляющие беспрерывную регулировку громкости. При этом изменять уровень сигнала мы будем только в оконечном каскаде УЗЧ, а сам коэффициент усиления в УПЧ останется на прежнем уровне. Это может привести, при значительном уровне входного сигнала, к огромным искажениям или даже к выходу из строя отдельных узлов радиоприемника. Поэтому, автоматическая регулировка усиления призвана поддерживать коэффициент усиления отдельного каскада на должном уровне. Принцип работы АРУ, заключается в снятие напряжения сигнала с выхода и подача его на вход усилителя УПЧ, где осуществляется коррекция коэффициента усиления, в зависимости от уровня сигнала. В простейших приемниках вводят АРУ только для ограничения большого уровня сигнала, приводящего к перегрузке каскадов, и как следствие, к большим искажениям. В этом случае для выделения напряжения АРУ используется отдельный детектор с задержкой, запертый внешним напряжением до тех пор, пока уровень сигнала на выходе не превысит порог срабатывания АРУ. Благодаря этому автоматическая регулировка усиления не оказывает влияние на сигналы с малым уровнем. В приемниках высокой сложности автоматическая регулировка значительно усложняется введением дополнительных каскадов. В частности применяется дополнительный усилитель постоянного напряжения, что приводит к большей эффективности АРУ.
АПЧГ — автоматическая подстройка частоты гетеродина. Она предназначена для подстройки частоты сигнала. Дело в том, что частота гетеродина очень нестабильна из-за различных факторов: изменение температуры, изменение напряжения источника питания, вибрации, паразитные емкости и др. Поэтому она периодически нуждается в подстройке. Применение АПЧГ в приемниках, где настройка осуществляется при помощи конденсатора переменной емкости, весьма затруднительна и требует значительного усложнения конструкции приемника. Поэтому автоматическая подстройка широкое применение нашла в приемниках с варикапной настройкой. Для этого применяется отдельный частотный дискриминатор, который настроен на промежуточную частоту. Если приемник точно настроен на частоту работающей станции, то напряжение на выходе дискриминатора равно нулю и АПЧГ пока не работает. Но стоит частоте уйти от заданного значения, как на выходе дискриминатора появляется напряжение, зависящее от величины отклонения промежуточной от резонансной частоты. При этом полярность данного напряжения будет зависеть от направления этого отклонения. Дальше напряжение АПЧГ подается на варикапы, которые и осуществляют корректировку частоты настройки.
Детектор АРУ ИС TDA93xx работает как пиковый детектор, выходное напряжение которого определяется амплитудой вершин синхроимпульсов в сигнале при приеме сигналов с негативной модуляцией или по пиковому уровню «белого» в сигнале с позитивной модуляцией. Поскольку телевизионные стандарты, использующие позитивную модуляцию, в настоящее время являются мало распространенными, работа ИС TDA93xx в этом режиме не рассматривается. Для повышения устойчивости работы схемы АРУ к импульсным помехам, она работает в ключевом режиме, т.е. детектор работает только в период передачи синхроимпульсов в принимаемом сигнале. К выходу пикового детектора внутри ИС подключен конденсатор, определяющий постоянную времени схемы АРУ, которая регулируется с помощью битов AGC1..0 по внутренней шине I2C.
С выхода детектора АРУ сигнал подается на вход регулировки усиления внутреннего усилителя ПЧ. Как было описано выше, диапазон регулировки его усиления составляет более 64 дБ. При этом усилитель ПЧ обеспечивает линейное усиление при напряжении ПЧ на его входе (выводы 23, 24) до 150 мВ эфф. Если напряжение на входе ПЧ достигает близкого к этому пределу значения, в работу должна включиться внешняя цепь АРУ, которая снижает усиление селектора каналов, предотвращая, таким образом, возможность перегрузки входных каскадов внутреннего усилителя ПЧ микросхемы. Выход схемы внешней АРУ (вывод 27) выполнен на транзисторе n-p-n структуры по схеме с открытым коллектором. Максимально-допустимый ток по этому выводу = 5 мА, допустимое напряжение на нем не должно более 8В. При достижении определенного напряжения сигнала на входе ПЧ ИС TDA93xx, этот выход шунтирует цепь управления усилением селектора каналов, что снижает его усиление и предотвращает дальнейший рост напряжения на входе ПЧ. Порог напряжения ПЧ, при котором начинает работу внешняя цепь АРУ определяется числовым значением, которое записывается микроконтроллером управления телевизора в регистр ИС TDA93xx с адресом 1ЕН. Числовое значение порога срабатывания внешней схемы АРУ записано в младших 6-ти битах (А0…А5) этого регистра, что обеспечивает 64 градации установки порога АРУ.
Схема АПЧГ ИС TDA93xx использует тот же опорный сигнал несущей изображения, что и видеодемодулятор и измеряет текущее отклонение частоты сигнала от точного значения настройки. Информация от частотного детектора схемы АПЧГ передается микроконтроллеру в интервалах кадровых гасящих импульсов, причем происходит это лишь в случае наличия сигнала LOCK, свидетельствующем о наличии синхронизации схемы ФАПЧ опорного сигнала. Ширина частотного «окна» АПЧГ – 125 кГц или 275 кГц (т.е. ±62,5кГц или ±137,5 кГц относительно точной настройки на несущую изображения) задается битом AFW (регистр 27Н, бит А2). Выход частотного детектора АПЧГ через внутренний усилитель подключен к схеме, которая анализирует расстройку по следующему алгоритму: записывает в бит А3 выходного регистра 02Н «1» если частота настройки попадает в частотное «окно» и «0», если частота настройки не попадает в «окно». Кроме того, та же схема записывает в бит А2 регистра 02Н – знак расстройки: «0» – если настройка ушла ниже «окна» и «1» – если настройка ушла выше «окна». Микроконтроллер управления телевизора через определенные интервалы времени читает содержимое регистра 02Н и выполняет следующие действия. Если настройка находится в частотном окне – никаких изменений не происходит, если настройка вышла за пределы этого «окна», то он либо увеличивает, либо уменьшает напряжение настройки селектора каналов до тех пор, пока частота настройки вновь не попадет в «окно». Таким образом, система управления автоматически следит за настройкой на станцию и поддерживает ее с необходимой точностью, реализуя функцию АПЧГ. Имеется также возможность программного отключения функции АПЧГ. Схема детектора АПЧГ внешних элементов не имеет.
Схема канала звукового сопровождения (TDA9351/81)
В ИС TDA9351/81 усиление сигналов ПЧ изображения и первой ПЧ звука осуществляется в общем канале усиления. Затем, усиленный сигнал подается отдельно на видеодемодулятор и отдельно на смеситель, для выделения поднесущей частоты звука. В смесителе поднесущая звука получается путем перемножения усиленного сигнала ПЧ и несущей частоты изображения от внутреннего опорного генератора. Полученный выходной сигнал для ослабления остаточных сигналов изображения и улучшения избирательности проходит через полосовой фильтр, который имеет широкую полосу пропускания с целью упрощения решения задачи «многостандартности» канала звукового сопровождения. Напряжение ПЧ звука усиливается внутренним усилителем-ограничителем и с него подается на узкополосный частотный демодулятор, построенный на основе ФАПЧ. Схема ФАПЧ имеет полосу захвата от 4,2 МГц до 8 МГц, что позволяет без какой-либо коммутации обеспечивать демодуляцию всех известных стандартов передачи звука (4.5, 5.5, 6.0, 6.5МГц), использующих частотную модуляцию поднесущей частоты. Опорная частота получается посредством калибровки генератора тактовой частотой от микроконтроллера, а желаемая частота устанавливается с помощью битов FMA/FMB в регистре 29H. К выводу 31 подключен фильтр звукового демодулятора собранный на элементах С116, С117 и R105. Избирательность демодулятора достаточна для того, чтобы не использовать внешних полосовых фильтров. Однако ИС TDA9351/81 имеет вход внешнего ПЧ звука, который можно подавать на вывод 32.
С выхода демодулятора звук через предварительный усилитель и регулируемый аттенюатор поступает на вывод 28. Коэффициент передачи аттенюатора устанавливается программно – в зависимости от значения бита AGN (регистр 29, бит А7), он принимает два значения: 0 дБ (без ослабления) если AGN=«0» и 6 дБ если АGN= «1». Значение бита АGN изменяется в зависимости от принимаемого стандарта вещания – PAL/SECAM или NTSC для которого требуется большее усиление вследствие меньшей девиации частоты звука. Напряжение на выводе 28 не зависит от положения регулятора громкости и всегда имеет постоянный уровень +3В, даже в случае выключения звука с целью уменьшения неприятных на слух щелчков при переключении каналов. К этому же выводу должен быть подключен внешний конденсатор цепи компенсации НЧ предыскажений. Для получения постоянной времени 75 мкс (такую постоянную времени должны иметь цепи коррекции предыскажений по стандартам, принятым в России и странах СНГ), емкость внешнего конденсатора должна составлять 3300 пФ. Внутри ИС, после аттенюатора НЧ, сигнал звука попадает на коммутатор внутреннего/внешнего сигнала, который управляется программно (НЧ сигнал от внешнего источника звука, например видеомагнитофона, подается на вывод 35, который имеет типовой входной уровень сигнала около 500 мВ эфф). Далее выбранный сигнал идет на автоматический регулятор уровня звука (AVL), который плавно увеличивает громкость до установленного значения. Эта схема полезна при переключении программ, а также при включении на программу с нестандартным значением девиации частоты звуковой поднесущей (например, реклама), исключая резкое увеличение громкости. Данная функция может быть отключена программно. Кроме того, для ее реализации требуется подключение к выводу 20 внешнего конденсатора, который определяет скорость увеличения громкости. После схемы AVL сигнал подается на регулятор громкости, который осуществляет регулировку в диапазоне от “+9 дБ” (максимальная громкость) до “–71 дБ ”. Таким образом, общий диапазон регулировки громкости составляет 80 дБ. Коэффициент передачи регулятора громкости определяется содержимым битов А0…А5 регистра 1FН. Кроме этого бит А3 регистра 29H устанавливает нулевую громкость (функция отключения звука) независимо от состояния битов А0…А5 регистра 1FH. Сигнал звука с выхода регулятора громкости подается на выход – вывод 44 ИС TDA9381, с которого сигнал может быть подан на усилитель мощности звуковой частоты.
Чувствительность усилителя ПЧ звука по входу (вывод 32 ИС TDA9351/81) составляет около 1 мВ, выходное напряжение на выходе демодулятора (вывод 28) при девиации частоты 50 кГц составляет около 500 мВ эфф.
Схема квазипараллельного канала звука (TDA9352)
В ИС TDA9352 обработка сигналов первой ПЧ звука осуществляется в отдельном канале. Такое решение позволяет с одной стороны увеличить общую чувствительность по звуку за счет уменьшения потерь в звуковом фильтре на ПАВ, с другой стороны уменьшить перекрестные помехи между каналом видео и аудио.
Сигна ПЧ звука после фильтра на ПАВ поступает черзе выводы 28 и 29 на вход внутреннего усилителя, охваченного цепью АРУ. Чувствительность по звуку у ИС TDA9352 составляет 30мкВ эфф. Диапазон регулировки усиления составляет 64 дБ. При этом усилитель ПЧ обеспечивает линейное усиление при напряжении ПЧ на его входе до 70 мВ эфф. Подавление перекрестных искажений между каналом видео и звука состаляет 50дБ. Конденсатор фильтра АРУ подключается к выводу 31.
Затем, усиленный сигнал подается на смеситель, для выделения второй ПЧ звука. В смесителе поднесущая звука получается путем перемножения усиленного сигнала ПЧ и несущей частоты изображения от внутреннего опорного генератора. Полученный выходной сигнал для ослабления остаточных сигналов изображения и улучшения избирательности проходит через полосовой фильтр, который имеет широкую полосу пропускания с целью упрощения решения задачи «многостандартности» канала звукового сопровождения. После этого, пройдя еше один усилитель 10дБ, сигнал второй ПЧ звука снимается с вывода 35. Амплитуда выходного сигнала составляет около 100мВ эфф.
Оставить комментарий