Микросхемы серии LM7001 для синтезатора частот

Микросхемы LM7001J и LM7001JM предназначены для построения частотных синтезаторов с системой ФАПЧ, применяемых в бытовых радиоприемных устройствах. Обе микросхемы идентичны по схеме и параметрам и отличаются лишь конструкцией корпуса—у LM7001J корпус DIP16 для обычного монтажа, у LM7001JM — MFP20 для поверхностного (оба пластмассовые). 

Чертежи корпусов показаны на рис. 1,a и б.

Таблица 1

Цоколевка микросхем представлена в табл. 1. Выводы Х_out и Х_in — выход и вход усилителя сигнала образцовой частоты; к этим выводам подключают кварцевый резонатор. СЕ — вход сигнала разрешения записывания. CL — вход тактовых импульсов записывания. Data — информационный вход. SC — Syncro Control — выход сигнала контрольной частоты 400 кГц. BS_out1— BS_out2 — band-switching — выходы управления внешними устройствами (выход BS_out1, кроме этого, — выход сигнала частоты 8 Гц); с помощью этих сигналов выполняется коммутация диапазонов. AM_in и FM_in — входы программируемого делителя частоты, иначе говоря, входы сигналов AM иЧМ. Р_d1 и P_d2 — выходы частотно-фазового детектора в режимах FM и AM соответственно.

Рис. 2. Функциональная схема LM7001J

Функциональная схема прибора изображена на рис. 2. Управляющая последовательность битов, поступающая на приемный сдвиговый регистр, определяет значение шага частотной сетки синтезатора, коэффициент деления программируемого делителя частоты, режим его работы и состояние выходов
Выходной сигнал генератора, управляемого напряжением (ГУН), поступает на один из входов — AM_in, или FM_in. Неиспользуемый вход блокируется во избежание паразитных наводок. Делители частоты уменьшают частоту сигналов образцового генератора и входного сигнала в необходимое число раз — до значения частотного шага сетки. Фазовый детектор сравнивает оба сигнала и формирует сигнал ошибки, уровень которого пропорционален разности фаз между ними. Сигнал ошибки снимают с выходов P_d1, и P_d2 в зависимости от выбранного режима работы микросхемы.

 
Основные технические характеристики

Номинальное  напряжение питания, В   ..............................................................4,5...6,5
Входное напряжение высокого уроаня, В, по входам СЕ, СL, Data   ...................2,2...6,5
Входное напряжение низкого уровня, В, по входам СЕ, CL, Data............................0...0.7
Максимально допустимое напряжение, подводимое к выходу SC, В ..........................6,5
Максимально допустимое напряжение, подводимое к входам BS_out1—BS_out3, В   .......13
Максимально допустимый выходной ток выхода SC, мА ...............................................3
Максимально допустимый входной ток входов BS_out1—BS_out3, мА.................................3
Частотный интервал  входа АМ_in, МГц...................................................................0.5...10
Частотный интервал входа FMin, МГц, при шаге частотной сетки

                                                                           25, 50, 100 кГц  .........................45...130
                                                                               1,5,9, 10 кГц..............................5...30

Чувствительность по входам AM_in и FM_in, В(эфф.)................................................0,1...1,5
Типовое значение входного сопротивления по входам AM_in и FM_in, кОм......................500
Общий потребляемый ток, мА  .....................................................................................40

Микросхема может работать с семью стандартными значениями шага частотной сетки — 1, 5, 9, 10, 25, 50 или 100 кГц (при частоте образцового генератора 7200 кГц). Управляющая последовательность битов и основные временные параметры представлены на рис. 3. Введение информации происходит последовательно, начиная с младшего бита коэффициента деления частоты программируемого делителя, который может работать в двух режимах — AM и FM.

Рис.3

В режиме FM для программируемого делителя частоты используют биты D0—D13. Максимальное значение коэффициента деления равно 3FFF (hex) или 16383 в десятичном исчислении.
В режиме AM используют биты D4— D13. Максимальное значение коэффициента деления равно 3FF или 1023.
Биты ТО и Т1 — тестовые, они должны быть всегда установлены в низкий уровень. Биты ВО—В2 и ТВ управляют состоянием выходов BS_out1— BS_out3;  соответствие между состояниями битов и выходов указано в табл. 2.

Таблица 2

   * Логический уровень на этом выходе зависит от состояния битов R0—R2.

  ** Импульсы частотой 8 Гц.

 *** Любое состояние бита.

Биты R0—R2 содержат информацию о шаге частотной сетки синтезатора, а также (если обнулены управляющие биты ВО—В2) о состоянии выходов BS_out1—BS_out3. Распределение уровней сведено в табл. 3. Бит S определяет режим работы программируемого делителя частоты: 1 — FM, 0 — AM.

Таблица 3

   
Рассмотрим примеры составления управляющей последовательности. Предположим, что синтезатор применен в УКВ радиоприемнике с промежуточной частотой 10,7 МГц, который принимает сигнал с несущей частотой 100 МГц. Шаг частотной сетки — 50 кГц.

Найдем необходимый коэффициент деления частоты. Если гетеродин работает на частоте ниже принимаемой, его частота равна 100 - 10,7 = 89,3 МГц. Коэффициент деления
   К_дел = 89300:50 = 1786 = 6FA (hex) = 0110 1111 1010 (bin).

 
Для перевода десятичных чисел в шестнадцатиричные, двоичные и обратно удобно пользоваться программным калькулятором, входящим в комплект стандартных программ операционной системы Windows.

 
Если управление внешними устройствами не используется, последовательность битов для микросхемы примет вид, показанный в табл. 4.

Таблица 4

 
При использовании синтезатора в радиоприемнике СВ диапазона на частоте 1000 кГц (промежуточная частота— 465 кГц) шаг сетки равен 5 кГц. Если гетеродин работает на частоте, большей частоты сигнала, — 1000 + 465 = 1465 кГц, то
К_дел = 1465:5 = 293 = 125 (hex) = 0001 0010 0101 (bin).

 
Управляющая последовательность для этого случая будет соответствовать табл. 5.

Таблица 5

Один из вариантов типовой схемы включения микросхемы изображен на рис- 4. Между плюсовыми выводами питания и минусовым необходимо включать блокировочный конденсатор (С6) для уменьшения наводок по цепям питания. Припаивать этот конденсатор необходимо как можно ближе к микросхеме. Переходные конденсаторы СЗ и С7 между выходами ГУНов и микросхемой следует также монтировать вблизи ее корпуса.

 
Между каждым из выходов частотно-фазового детектора и входом управления ГУНов, как правило, включают активный инвертирующий ФНЧ {на схеме обведены штрихпунктирной линией). Номиналы элементов фильтров выбирают в зависимости от требуемой частоты среза и крутизны перестройки ГУНов. Фильтры необходимо тщательно экранировать.

Номиналы элементов на схеме указаны ориентировочно. Их значение требуется оптимизировать исходя из конкретного шага сетки, необходимого коэффициента передачи ФНЧ, крутизны перестройки ГУНа и пр.

Материал подготовил А.  ТЕМЕРЕВ
г  Светловодск Кировоградской обл., Украина