Составление, обоснование и расчет структурной схемы устройства. Общие принципы построения структурной схемы устройства, страница 6

В составе ИС имеется двухканальное аналоговое запоминающее устройство, в каждую ячейку которого записывается выборки входного сигнала в виде зарядовых пакетов  с помощью селектора ( сканирующего регистра записи и соответствующих переключателей в виде  МОП- транзисторов с плавающим затвором). Помимо этого имеется статический цифровой регистр кода коэффициентов псевдослучайной последовательности, которые  могут  последовательно вводиться в него из внешнего цифрового  запоминающего устройства, в котором они хранятся. Вводимые коэффициенты должны соответствовать импульсной характеристики согласованного фильтра, то есть соответствовать зеркальному отображению сигнала, прием которого ожидается.  При прохождении входного сигнала по ячейкам аналогового запоминающего устройства зарядовая выборка сигнала из каждой ячейки считывается  на суммирующий или вычитающий вход внешнего сумматора на операционном усилителе с помощью МОП-переключателей. Считывание  происходит в соответствии с записанным в регистр кода коэффициентов кода. При элементе опорного кода, равном логическому “0”, считывание идет на вычитающий вход сумматора, при элементе кода, равном логической “1”, считывание происходит на суммирующий вход внешнего сумматора. Таким образом, элементы входного сигнала как бы домножаются на ±1 и складываются, то есть происходит согласованная фильтрация. На выходе сумматора ставится RC- фильтр нижних частот, который выступает как квазисогласованный фильтр для элементарного импульса в последовательности. Он окончательно формирует взаимную корреляционную функцию принятого сигнала и опорной последовательности. Постоянная времени этого фильтра должна быть выбрана таким образом, чтобы при воздействии на вход фильтра элементарного импульса длительностью t0 , длительность фронта сигнала на выходе фильтра равнялась бы t0 . В рассматриваемом случае t0 = 20 мкс, а длительность фронта RC- цепи равняется 2,3RC. Поэтому постоянная времени фильтра должна составлять

RC = t0 /2,3 = 20/ 2,3 = 8,7 мкс.

В составе ИС К528ХК1  имеются также тактовый генератор и фомирователь  сдвиговых последовательностей, с помощью которых происходит запись сигнала в ячейки аналогового ЗУ. Тактовый генератор может синхронизироваться за счет подключения кварцевого резонатора, а также за счет внешнего источника тактовых импульсов.

Параметры ИС  К528ХК1  [13] :

1. Напряжение питания +2,5 ... +5,5 В.

2. Потребляемый ток 15 мА.

3. Коэффициент передачи по напряжению  Кu =0,5.

4. Максимальная тактовая частота  2 МГц. 

5. Минимальная тактовая частота  20  кГц.

6. Максимальное входное напряжение 3 В.

7. Динамический диапазон 50 дБ.

8. Максимальное время хранения сигнала 75 мс.

9. Диапазон рабочих температур  - 40°С ¸ + 85°С.

Минимальное напряжение, при котором работает данная ИС соответственно составит

Uвх мин  =  мВ.

Таким образом сигнал имеющийся на выходе частотного детектора

(125 мВ)  достаточен для нормальной работы  данной ИС.  При воздействии на вход  сигнала, согласованного с фильтром,  пик сигнала на выходе будет в 32 раза  превышать амплитуду входного сигнала.  Учитывая то, что коэффициент передачи по напряжению равен 0,5 , пиковое значение напряжения на выходе согласованного фильтра составит Uпик = 32КuUвх = 32*0,5*0,125 = 2 В.

На рис.4.6.1.  приведена внутренняя структура ИС  К528ХК1, а также функциональная схема ее включения [13] . Входной сигнал поступает на вход двух ОУ, один из которых включен в неинвертирующем включении, а другой - в инвертирующем. Таким образом сигнал подается в каналы аналогового ЗУ в противофазе. С помощью резисторов R5 и R6 через резисторы R1 и R7  на входы аналогового ЗУ подается необходимое постоянное  смещение.  На выходе установлен суммирующе-вычитающий усилитель на ОУ DA4 и фильтр нижних частот R9C1. В цифровом ЗУ хранятся коды. Из него эти коды могут быть введены в регистр кода коэффициентов. В качестве синхрогенератора может выступать подключаемый внешний кварцевый резонатор, стабилизирующий частоту колебаний встроенного тактового генератора, или может быть использовано внешнее синхронизирующее колебание от отдельного источника. Период следования тактовых импульсов должен быть, согласно теореме Котельникова, по крайней мере в два раза меньше длительности элемента сигнала ( 20 мкс). То есть частота тактового генератора должна быть больше или равна 100 кГц .