и двух транзисторах Т; и Т2. Работа основных трак-тов подробно рассмотрена в § 2.4.

щ

Выход линейный

Рис. 3.6. Принципиальная схема магнитофона на микросхемах серии К237

В режиме «Воспроизведение» сигнал снимается с универсальной головки МЛ и через переключатель В{ и конденсатор С2 по-пяется на вход 14 микросхемы МСЬ усиливается шестикаскадным учителем и с вывода 5 через конденсатор Сю, резисторы усилителе. попадает на вход 3 микросхемы MCt предварительного усилителя НЧ, а затем - на оконечный каскад на транзисторах Т1 и Т2.

Оптимальная АЧХ усилителя воспроизведения задается цепями R5, С6, R4, С4, R3, R7, C8, R8, L1, C12. При этом подъем нижних частот достигает 22, верхних - 15 дБ. Подъем высоких частот устанавливают резистором R&, тембр звучания - переменным резистором R10. Регулировка громкости воспроизведения осуществляется переменным резистором R13. Коррекция частотной характеристики усилителя НЧ осуществляется цепями C26, R22, С23, R27.

В режиме «Запись» сигнал поступает через один из входов магнитофона и далее через конденсатор С1? переключатель В1, конденсатор С2 на выход 14 микросхемы МС1, на которой выполнен предварительный усилитель записи. Затем сигнал через конденсаторы С10 и C13 подается на оконечный усилитель записи на МС2. Усиленный сигнал с выхода 7 микросхемы поступает через цепи R18, C18, R19, С22, Lz, C20 на записывающую головку МГ{.

Одновременно на эту же головку подается ток подмагничивания с выводов 4 и 5 трансформатора Tpi генератора подмагничивания и стирания. (Магнитная головка стирания МГ2 подключена параллельно к этим же выводам трансформатора.) Установку тока записи производят переменным резистором $18, уровня записи - резистором R2. Ток подмагничивания регулируют резистором R20. Подъем уровня нижних частот осуществляется цепью Сц, R16 и может изменяться на 6 дБ переменным резистором Ri7, подъем уровня высоких частот - цепью L1 C12.

Стабилизатор частоты вращения двигателя представляет собой ключ на транзисторе Т3, регулирующий ток, протекающий через обмотки электродвигателя М1, в зависимости от положения контактов центробежного регулятора. Для уменьшения уровня помех от двигателя использованы дроссели Др2, Дрз и конденсаторы С32, С3з и С34. Индикатор ИП1 в режиме записи показывает уровень сигнала, в режиме воспроизведения напряжение питания.

Глава четвертая ЦИФРОВЫЕ МИКРОСХЕМЫ И ТИПОВЫЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫЕ УЗЛЫ

4.1. ПАРАМЕТРЫ ЦИФРОВЫХ МИКРОСХЕМ

Цифровые микросхемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону дискретной, например двоичной, функции. Они применяются для построения цифровых вычислительных машин, а также цифровых узлов измерительных приборов, аппаратуры автоматического управления, связи и т.

д.

По функциональному назначению цифровые микросхемы подразделяются на подгруппы логических микросхем, триггеров, элементов арифметических и дискретных устройств и др. Внутри каждой подгруппы по функциональному признаку микросхемы подразделяют на виды. Сведения о подгруппе и виде микросхемы содержатся в ее условном обозначении (см. Приложение).

Цифровые микросхемы выпускают сериями. В состав каждой серии входят микросхемы, имеющие единое конструктивно-технологическое исполнение, но относящиеся к различным подгруппам и видам. В серии может быть также несколько микросхем одного вида, различающихся, например, числом входов или нагрузочной способностью. Чем шире функциональный состав серии, тем в большей степени она обеспечивает выполнение требований к микроэлектронной аппаратуре в отношении компактности, надежности и экономичности, поскольку применение микросхем одной серии исключает необходимость в дополнительных, например согласующих, устройствах.

Таблица 4.1 Вид логики

Положительная

Отрицательная

Полярность напряжения питания

Положительная Отрицательная

Большинство

OS

цифровых

микросхем и все те, о которых будет идти речь в этой книге, относятся к

потенциальным микросхемам: сигнал на их входе и выходе представляется высоким и низким уровнем напряжения. Указанным двум состояниям сигнала ставятся в соответствие логические значения 1 и 0. В зависимости от кодирования состояния двоичного сигнала различают положительную и отрицательную логику

(табл. 4.1).

Логические операции, выполняемые микросхемами, обычно указывают для положительной логики. Однако есть и исключения из этого правила, они в тексте будут оговорены.

Длительность потенциального сигнала определяется сменой информации: например, длительность сигнала на выходе микросхемы определяется временным интервалом между двумя входными сигналами. Иногда применительно к потенциальным микросхемам говорят, что они управляются положительными или отрицательными импульсами. В таких случаях речь идет о том, что для изменения состояния микросхемы необходимо на заданное время изменить уровень входного сигнала с 1 на 0 (отрицательный импульс) либо с 0 на 1 (положительный импульс).

Свойства цифровых микросхем характеризуют системой электрических параметров, которые для удобства рассмотрения разделим на статические и динамические.

Статические параметры характеризуют микросхему в статическом режиме. К ним относятся:

напряжение источника питания ии.п; входное и°вх и выходное и°вых напряжения логического 0; входное и1вх и выходное и1вых напряжения логической 1; входной 1Овх, 1вх и выходной 1°Вых, 1Вых токи логического 0 и логической 1;

коэффициент разветвления по выходу Краз, определяющий число входов микросхем - нагрузок, которые можно одновременно подключить к выходу данной микросхемы; в этом смысле часто употребляют термин «нагрузочная способность» микросхемы;

коэффициент объединения по входу Коб, определяющий число входов микросхемы, по которым реализуется логическая функция; допустимое напряжение статической помехи Ua;

средняя потребляемая мощность РПот,ср.

Последние два параметра нуждаются в кратком пояснении.

Допустимое напряжение статической помехи характеризует статическую помехоустойчивость микросхемы, т. е. ее способность противостоять воздействию мешающего сигнала, длительность которого значительно превосходит время переключения микросхемы. Такая помеха и названа статической. Напряжение допустимой статической помехи обычно определяется как разность выходного и входного напряжений, соответствующих уровню логической 1 либо уровню логического 0 (в расчет принимается наименьшее значение Ua): U1n=U1BbIX - и1вх; и0п = и°вх-и°вых.

Средняя потребляемая мощность определяется выражением

PnoT.cp = (°пот + Рпот) /2,

где Рпот, Рпот - потребляемая микросхемой мощность в состоянии соответственно 0 и 1 на выходе. Общепринятое усреднение потребляемой мощности оправдано тем, что обычно во время работы в составе цифрового устройства логические микросхемы половину времени находятся в открытом состоянии, а другую

половину времени - в закрытом.

Средняя потребляемая мощность тесно связана с быстродействием микросхемы (ее временем переключения или рабочей частотой переключения); чем больше средняя потребляемая мощность, тем с большей частотой может переключаться микросхема.

/----\S0%

Рис. 4.1. Временные диаграммы напряжений на входе и выходе логической микросхемы

Для многих типов микросхем характерно заметное увеличение потребляемой мощности с ростом частоты переключения, что связано с увеличением потребления

мощности в процессе переключения по сравнению со статическим режимом. Учитывая это, следует при расчетах реального энергопотребления цифрового устройства ориентироваться на мощность, потребляемую микросхемами в режиме переключения с заданной частотой, т. е. на мощность, потребляемую в динамическом режиме.

Динамические параметры характеризуют свойства микросхемы в режиме переключения. В основном это временные параметры микросхемы:

время перехода из состояния логического 0 в состояние логической 1 t01; время задержки распространения сигнала при выключении микросхемы t01,, р; время перехода из состояния логической 1 в состояние логического 0 t1,0; время задержки распространения сигнала при включении микросхемы t 1,0Здр; среднее время задержки распространения сигнала дрср.

Динамические параметры определяют при сравнении сигналов на входе и выходе логического элемента. На рис. 4.1 приведены временные диаграммы входного и выходного сигналов и показаны уровни отсчета, относительно которых определяют динамические параметры.

Среднее время задержки служит усредненным параметром быстродействия и определяется как полусумма задержек Лзд.р и t1,0.

Этот параметр часто является основным при расчете рабочей частоты сложных логических устройств.

Среднее время задержки зависит от многих факторов: принципа построения логических элементов, наличия или отсутствия режима насыщения у входящих в схему транзисторов, величины переключающих токов и т. д. Кроме того, на среднее время задержки оказывают существенное влияние и условия работы микросхемы: температура окружающей среды, изменения питающих напряжений, емкость нагрузки и т. д.

Стремление обеспечить высокую надежность аппаратуры заставляет принимать в расчет те значения параметров логических элементов, в том числе и среднего времени задержки, которые соответствуют наихудшим условиям их работы.

Область Яедщстйшф тпульсдб nmsx

Шн&ишлш дапустшве напряжение статический потзоы

Рис. 4.2. Характеристика динамической помехоустойчивости логической микросхемы

При использовании в расчетах справочных данных необходимо обращать внимание на то, для каких условий приведены эти данные и при необходимости перерассчитывать параметры с учетом реальных условий