§6.8. Аппаратуралық байланысқа арналған интегрлды микросхема

Аппаратуралық байланыста интегралды микросхеманы қолдану кеңінен етек алды. Барлық жаңа аппаратуралық байланыс ИМС қолдану арқылы дайындалады және шығарылады. Аппаратуралыө байланыста аналогты ИМС кеңінен тараған, ал қазір сандық ИМС қолданылады.

6.18-сурет. К174УН7 типті қуат күшейткіші: а- принципті электрлік схема, б- қосу схемасы

Аппаратуралық байланыста қолданылатын аналогты ИМС-нің бірнеше типтерін қарастырайық, сонымен қатар радиоқабылдағыш пен телевизиялық аппаратты.

Аппаратуралық байланыста төменгі жиілікті күшейткіштер кең қолданылады (ТЖК). Бұндай кушейткіштерді шалаөткізгіш ИМС түрінде жасау күрделі технологиялық міндетті көрсетеді. Дайындау технологиясы бір кристаллда токтың жоғары тығыздығымен n-p-n-структурасын алуға және күшейту коэффициенті мәнінің үлкен болуына, сонымен қатар күшейту коэффициенті жоғары инжекционды p-n-p-структурасын алуға мүмкіндік беруі керек. Қазіргі кезде бұндай шалаөкізгіш ИМС-нің 174 сериясы ғана жасалынған. 6.18-суретте шығыс қуаты 4,5 Вт-қа дейінғ жүктемесі 4 Ом, кернеуі 25 В К174УН7 типті қуат күшейткішінің схемасы көрсетілген.

Күшейткіштің кіріс каскады Т3 транзисторы жүктеме ретінде жұмыс істейтін p-n-p-типті транзистордың құрамында салынған. Күшейткіштің алдындағы каскад Т7,Т8,Т10 транзисторлары негізінде орындалады. Жүктемені азайту үшін Т7 және Т8 транзисторлары кіріс каскадқа ортақ коллекторлы схема бойынша қосылған. Т10 транзисторының жүктемесі Т9 транзисторында орындалған ток генераторы болып табылады. Қуатты шығыс каскад Т14, Т16, Т11, Т17 транзисторларында құрылған және 1А шығыс тогын қамтамасыз етеді.

6.19-сурет. К175УВ4 типті жоғары жиілік күшейткіші: а- принципиалды электрлік схема; б- қосу схемасы.

Т10 шығыс транзисторының араласу тогы Т9 транзисторының тогы арқылы және Д3 диодының керену түсуімен анықталады. Т17 транзисторының араласу тогы Т13 транзисторындағы токпен және p-n –өткелдегі кернеу түсумен анықталакды (Д4,Д5,Т15). Т4 және Т5 транзисторларында тұрақты ток бойынша күшейткіштің жұмыс нүктесінің стабилизациясы тзбегі орындалады. 5-шығысқа жоғары жиілікте жиіліктік сипаттамасын өңдейтін ішкі тізбек қосылады, ал 6-тізбекке күшейту коэффициентін түзететін кері байланыс тізбегі қосылады.

Жоғары жиілікті дифференциалды күшейткіш ретінде 150 МГц өткізу жолағымен К174УВ4 микросхемасы жұмыс істей алады (6.19-сурет). Бұндай тұрақты токты генератор және араласу схемасы бар дифференциалды күшейткіш қабылдағыш-күшейткішті трактың каскадтарында кең қолданылады: ЖЖК, араластырғышта, гетеродинада, шектегіште, амплитуда детекторында және жиілікті-модульденген сигналдарда.

Күшейткіштің тұрақты ток бойынша режимі Т1 транзисторының араласуы бойынша міндеттеледі. Бөлгіштің шығыстарын қосып (9,11,12) Т3 транзисторының коллекторлық тогының деңгейін жөндеуге болады. Т2 және Т4 транзисторлары Т3 транзисторының тұрақты токгымен қоректенетін дифференциалдық күшейткішті құрады. Микросхемалардың шуыл деңгейі 6-8 дБ-ден аспайды.

155 сериясының шалаөткізгішті ИМС ТТЛ көрсететін микросхемаларының біреуін қарастырайық. 6.20-суретте К155ТВ1 типті JK-триггер көрсетілген. 6.20-суретте көрсетілгендей, барлық құрылғылар Т1 негізгі және Т2 көмекші триггерлерден тұрады. Ақпарат С кірісіне синхронизацияның оң импульсі келгенде негізгі триггерде жазылады. Ал көмекші триггерде алдыңғы тактте жазылған ақпарат сақталады.

6.20-сурет. ЗИ кірісіндегі логикасы бар К155ТВ1 типті JK-триггер: а- принципиалды электрлік схемасы; б- функцианалды электрлік схема; в- структуралы логикалық ИМС.

Екісатылы триггер үш жұмыс режимінде бола алады. Бірінші жұмыс режимінде J және K ақпараттық кірісіне «1» мәніне сәйкес келетін сигнал түседі, С кірісіне синхронизация импульсы түседі. Сонымен қатар, JK-триггер екі бөлу режиміне жұмыс істейді (сонымен соналған режимде ). Бұл режим тізбектелген санағышты және кез келген күрделі жиілік бөлгішті құрады. Екінші режимде J және K ақпараттық кірісіне парафазды логикалық сигнал түседі. Сонымен бірге, J және K кірісті ақпарратың синхронды жазылуы режимінде жұмыс істейді.

Аппаратуралық байланыста ақпаратты жіберу үшін аналогты және сандық жүйе қолданылады. Сондықтан сандық ақпаратты аналогты ақпаратқа немесе керсінше түрлендіру қажет болды.

Аналалогты және сандық ақпаратты түрлендіру екі топқа бөлінеді: Аналогты-сандық түрлендіргіш (АЦП) , ол кірістегі аналогты шаманы сәйкес сандық эквивалентке немесе кодка түрлендіреді, және сандық-аналогты түрлендіргіш (ЦАП), ол түрлендіргіштің кірісіне берілген сандық кодка сәйкес шығыс аналогты шаманы жасауға арналған.

ЦАП және АЦП сандық және аналогты түйіннен тұрады. Сандық түйіндер (санағыштар, регисторлар, дешифраторлар, сумматорлар) түрлендірудің алгоритіміне сәйкес түрлендіру процессін басқаруды іске асырады. Аналогты түйіндер жоғары жиілікті эталонды кернеуді генерациялайды, аналогты деңгейді коммутирлейді, міндеттелген масштабта оларды күшейтеді және түрлендіреді.

АЦП және ЦАП информацияны өңдеу кезінде жылдамдықты және нақтылықты шектейді. Бұл деңгейді интегралды микросхема толықтай қанағаттандырады. Қазіргі заманда микроэлектрониканың жетістігі үлкен интегралды схема ретінде ЦАП пен АЦП қолдануға мүмкіндік береді.