Разработка интегральной микросхемы АМ-ЧМ приёмника по типу TA2003 (стр. 1 из 10)
ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА К ДИПЛОМНОМУ ПРОЕКТУ
на тему: Разработка ИМС АМ-ЧМ приемника по типу TA2003
ЗАДАНИЕ НА ДИПЛОМНЫЙ ПРОЕКТ
РЕФЕРАТ
Пояснительная записка содержит78 листов, 34 рисунка, 11 таблиц, 8 источников, 4 приложения.
АМ-ЧМ РАДИОПРИЁМНИК, ИНТЕГРАЛЬНАЯ МИКРОСХЕМА, СУПЕРГЕТЕРОДИННЫЙ МЕТОД ПРИЕМА, СМЕСИТЕЛЬ, ГЕТЕРОДИН, ПРОМЕЖУТОЧНАЯ ЧАСТОТА, АВТОМАТИЧЕСКАЯ РЕГУЛИРОВКА УСИЛЕНИЯ, ГЕНЕРАТОР, ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ СХЕМА, СТРУКТУРНАЯ СХЕМА, ТА2003.
Объектом разработки является ИМС АМ-ЧМ приемника.
Цель работы – разработка ИМС АМ-ЧМ приемника
В процессе работы проводился анализ схемы электрической принципиальной, моделирование схемы и разработка топологии на ПК.
В результате проведенной работы проведено восстановление схемы электрической принципиальной ИМС TA2003, выполнен анализ схемы электрической принципиальной, разработана физическая структура кристалла, технологический маршрут изготовления и топология ИМС.
Основные конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики: напряжение питания – 3-8 В, число элементов электрической принципиальной схемы – 570 в том числе 290 транзисторов, 230 резисторов, 30 конденсаторов, 20 диодов, размеры кристалла ИМС - 1,4 x 1,4 мм.
Применение разработанной ИМС возможно в схемах радиоприемников как стационарных так и переносных.
Содержание
Введение
1. Общие принципы построения АМ-ЧМ приемников
1.1 Сравнение супергетеродинных приемников АМ и ЧМ сигналов
1.2 Основные электрические параметры радиоприемников
2. Структурная схема ИМС TA2003. Функциональные узлы входящие в состав ИМС
3. Схема электрическая принципиальная
3.1 Схемотехника построения функциональных узлов
3.2 Анализ схемы электрической принципиальной
4. Разработка физической структуры кристалла и технологического маршрута изготовления ИМС
5 Разработка топологии ИМС
5.1 Разработка библиотеки элементов
5.2 Компоновка элементов и блоков
6. Расчет сметы затрат на разработку ИМС
6.1 Организационная часть
6.2 Экономическая часть
7. Анализ опасных и вредных факторов при работе с ПЭВМ
Заключение
Список использованных источников
Приложение А
Приложение Б
Введение
В последнее десятилетие широко и повсеместно используются АМ-ЧМ приемники. Это связано с постоянно растущим числом радиостанций, работающих на различных частотах как АМ–, так и ЧМ–диапазона. Однако в пределах России есть ряд проблем с качеством имеющихся в продаже радиоприемников и с их использованием в крупных городах, в условиях наличия большого количества радиостанций и сложной электромагнитной обстановки. Главная проблема АМ-ЧМ приемника - необходимость обеспечить его низкую стоимость, поскольку технически все перечисленные трудности вполне разрешимы. Собственно, это проблема всей бытовой техники, и решается она стандартно - массовым выпуском ИМС, в которые интегрировано как можно больше функциональных блоков.
Основное достоинство таких схем - простота реализации устройства с минимумом дополнительных компонентов
Разрабатываемая микросхема – это однокорпусный АМ-ЧМ радиоприемник, построенный по схеме супергетеродина с полностью раздельными трактами и с минимальным количеством навесных элементов. Все, что требуется для построения приемника – несколько конденсаторов, три контура и фильтр ПЧ.
1 Общие принципы построения АМ-ЧМ приемников
Супергетеродинный метод приема по сей день остается основным, так как он позволяет обеспечить устойчивый прием весьма слабых сигналов в условиях интенсивных помех. Сверхминиатюризация элементной базы не изменила основного принципа построения структурной схемы супергетеродинного радиоприемника, хотя он может представлять собой очень сложное устройство, в котором производится не одно, а несколько преобразований частоты сигнала.
Структурная схема радиоприемника использующего супергетеродинный метод приема приведена на рисунке 1 [1].
Рисунок 1.1 Структурная схема супергетеродинного радиоприемника
Структурная схема содержит следующие элементы: антенна, входной контур, усилитель радиочастоты (УРЧ) преобразователь частоты, фильтр промежуточной частоты, усилитель промежуточной частоты, детектор, усилитель звуковой частоты и оконечное устройство.
Сигнал, принятый антенной поступает в высокочастотный тракт, включающий входной полосовой фильтр и усилитель радиочастоты.
Входное устройство – предназначено главным образом для обеспечения избирательности по боковым каналам
Усиление сигнала необходимо потому, что сигнал, поступающий на антенну очень мал по амплитуде и проводить с ним какие-либо преобразования технически очень сложно, так как каждый элемент схемы вносит соответствующие затухание.
Далее усиленный сигнал поступает на преобразователь частоты.
Преобразователь частоты состоит из смесителя и гетеродина. Гетеродин - это маломощный генератор, вырабатывающий частоту fг. На вход смесителя подается напряжение частоты сигнала fс и напряжение с выхода гетеродина fг. В результате взаимодействия двух этих частот на выходе смесителя появляется сигнал, содержащий множество комбинационных составляющих, в то числе и составляющую, частота которой равна разности двух этих частот fс-fг. Величина этой разности может быть выше или ниже частоты сигнала, но обязательно выше частоты модуляции, поэтому ее называют промежуточной. Таким образом, можно записать:
fпр.с=fг-fс при fг>fc (1.1)fпр.с=fc-fг при fг<fc (1.2)
На промежуточную частоту настроена резонансная система, включенная в выходную цепь смесителя, что позволяет при соответствующей полосе пропускания выделить напряжение сигнала на промежуточной частоте. Следовательно, назначение преобразователя - преобразование частоты радиосигнала в другую промежуточную частоту с сохранением закона модуляции. В случае работы радиоприемника в диапазоне частот перестраиваются только избирательные цепи тракта радиочастоты и изменяется частота гетеродина так, чтобы разность их настройки всегда была равна выбранной промежуточной частоте. Следует подчеркнуть, что настройка радиоприемника на частоту принимаемого сигнала определяется, прежде всего, настройкой гетеродина. Входные контуры и контуры усилителя радиочастоты могут быть не перестраиваемыми, но с полосой пропускания, равной диапазону рабочих частот.
Сигнал ПЧ фильтруется и усиливается, после чего сигнал попадет на детектор.
Усилитель, который усиливает сигнал на промежуточной частоте, получил название усилителя промежуточной частоты. Таким образом, в супергетеродинном радиоприемнике усиление и выделение радиосигнала осуществляется на трех частотах: на радиочастоте, промежуточной частоте и частоте модуляции (звуковой частоте).
Соответственно участки радиоприемника, на которых происходит соответствующее усиление, называют трактом радиочастоты, промежуточной частоты и звуковой частоты. Постоянство промежуточной частоты позволяет использовать в усилителе промежуточной частоты сложные избирательные системы, имеющие частотную характеристику, весьма близкую по форме к прямоугольной.
С усилителя промежуточной частоты сигнал поступает на детектор.
Преобразование радиосигнала в электрический, соответствующий модулирующему, называется детектированием. Осуществляется оно с помощью устройства, называемого детектором.
С детектора сигнал поступает на усилитель звуковой частоты или усилитель сигнала частот модуляции - его назначение усилить полезный звуковой сигнал выделенный предыдущими каскадами устройства. Нагрузкой усилителя звуковой частоты является воспроизводящее устройство, которое предназначено для доведения сообщения до слушателя.
Разумеется, мы перечислили лишь самые основные функциональные блоки - не рассматривая такие важные для бытового приемника функции, как автоподстройка частоты, бесшумная настройка, генерация комфортного шума, автоматическая регулировка уровня и т.д. Настройка на частоту станции происходит посредством одновременного изменения частоты гетеродина и LC-контуров преселектора [1]
Автоматическая регулировка усиления (АРУ), система, автоматически изменяющая усиление приёмника электрических колебаний при изменении напряжения сигнала на его входе [2].
В большинстве случаев напряжение сигналов, поступающих на вход приёмника, значительно меняется: из-за различия мощностей передатчиков и расстояний их от места приёма, замираний сигналов при распространении, резкого изменения расстояний и условий приёма между передатчиком и приёмником, установленными на движущихся объектах (самолётах, автомобилях и т.д.), и других причин. Эти изменения приводят к недопустимым колебаниям или искажениям сигналов в приёмнике. Действие АРУ направлено на значительное уменьшение изменений напряжения выходных сигналов приёмника по сравнению с входными. Это осуществляется посредством цепей, которые передают выпрямленное детектором регулирующее напряжение на базы транзисторов, усилителей радиочастоты, промежуточной частоты и преобразователя частоты, уменьшая их усиление с увеличением напряжения сигнала на входе и наоборот (рисунок 1.2) [2]. Таким образом происходит компенсация в приёмнике изменений напряжения входных сигналов.
В устройствах радиосвязи распространены три типа АРУ: простая, задержанная и усиленно-задержанная. Наглядно действие АРУ можно отобразить на амплитудной характеристике приёмника (рисунок 1.3) [2]. При отсутствии АРУ амплитудная характеристика выражается прямой линией (А — на рисунке 1.3): напряжение сигнала на выходе прямо пропорционально входному. В результате действия простой АРУ (В — на рисунке 1.3) происходит только частичная компенсация изменения напряжения входных сигналов. Недостаток простой АРУ — снижение усиления слабых сигналов — устраняется «задержкой» начала действия АРУ. Задержанная АРУ (Б — на рисунке 1.3) действует так же, как и простая, когда напряжение сигнала на входе превысит некоторый уровень, определяемый напряжением задержки. Усиленно-задержанную АРУ с усилителем постоянного тока в цепи обратной связи применяют для получения большего постоянства напряжения сигнала на выходе приёмника (Г — на рисунке 1.3). Наибольшее применение в приёмниках нашла задержанная АРУ.