Журнал «Компоненты и технологии» №8 2001 г.
Ракович Н. Н. В последнее время при чтении профессиональных электронных журналов и статей, посвященных использованию электронных компонентов, у меня возникло и окрепло унылое ощущение, что вся гигантская индустрия полупроводников существует лишь для создания компьютеров, интеллектуального промышленного оборудования и прочих столь же серьёзных изделий. Полное осознание этой тенденции произошло после знакомства с продукцией фирмы Holtek. Приятно удивило большое количество микросхем, которые не только улучшают быт или делают жизнь более безопасной, но и не дадут соскучиться при избытке свободного времени.
Итак, что же предлагает Holtek для разработчиков бытовой электроники?
Отдельной линейкой представлены микросхемы для цифровых медицинских термометров. Однокристальные КМОП ИС НТ7500, НТ7501, НТ7510 позволяют измерять температуру в диапазоне от +32°С до +42°С с точностью ±0,1°С. В приборах предусмотрена звуковая сигнализация окончания измерения, а автоматическое отключение питания и вывод информации на ЖКИ-дисплей в сочетании с 1,5 В батарейкой делают его очень экономичным. Модели НТ7500 и НТ7501 практически одинаковы, различаясь лишь тем, что в НТ7500 предусмотрены две шкалы (Цельсия и Фаренгейта), а в НТ7501 реализована только шкала Цельсия и функция самотестирования при включении. ИС НТ7510 идентична НТ7500, но при подключении к ней синтезатора речи НТ84018-0D можно создать "говорящий" термометр.
Термометр фиксирует нездоровье. А причиной его могут стать самые разные проблемы, в том числе и расшалившиеся нервы. Помогая сохранить здоровье, Holtek предлагает семейство кодеров и декодеров, основное назначение которых - системы сигнализации и охраны: защита от взлома, противопожарная сигнализация, управление гаражными воротами, автомобильные охранные системы, системы безопасности, радиотелефоны и другие системы дистанционного управления.
Рассмотрим кодеры и декодеры серий 2¹², 3¹², 3¹⁸.
Кодеры серии 2¹² (НТ12А/НТ12Е) - КМОП БИС для систем дистанционного управления. Они шифруют информацию, содержащую N адресных бит и 12-N бит данных. Каждый вход адреса/данных может быть установлен в одно из двух логических состояний (отсюда название серии). Зашифрованные адреса/данные передаются, начиная со старшего бита, через радиоканал или ИК-канал. Для увеличения функциональной гибкости предусмотрено управление передачей по сигналу ТЕ (НТ12Е) или по сигналам D8-D11. В НТ12Е дополнительно предусмотрен выход 38 кГц для ИК-систем.
Декодеры серии 2¹² (НТ12D/НТ12F) - пара к кодерам этой же серии. Они принимают последовательные адреса и данные от кодера по радио- или по ИК-каналу. После троекратной проверки входных данных при отсутствии ошибок эти данные декодируются и поступают на выход. Декодеры серии 2¹² могут обрабатывать информацию, аналогичную для кодеров (N адресных бит и 12-N бит данных). НТ12D обеспечивает обработку 8 адресных бит и 4 бит данных, а НТ12F используется для декодирования 12-разрядной адресной информации.
В кодерах серий 3¹² и 3¹⁸ каждый вход адреса/данных может быть запрограммирован на три состояния, при этом возможно кодирование N разрядов адреса и 12-N (18-N) битов данных (для 3¹² и 3¹⁸ серий соответственно). Остальные параметры аналогичны кодерам серии 2¹². Декодеры серий 3¹² и 3¹⁸ имеют такую же структуру, как и декодеры НТ12D/НТ12F, но проверка данных выполняется два раза. Кроме этого, число выводов данных может изменяться от 0 до 4, а адресных - от 8 до 12, что обеспечивает различные комбинации распределения адреса/данных. К семейству кодеров с тремя состояниями можно отнести и кодер дистанционного управления НТ6026, рассчитанный на кодирование 9 бит информации. Данная микросхема совместима (в том числе и по выводам) с МС 45026.
Если разрядности от 9 до 18 битов недостаточно, можно применить многоцелевые кодеры НТ6221/НТ6222. С помощью этих ИС кодируются 16-разрядный адрес и 8-разрядные данные. Вход адреса/данных устанавливается в одно из двух состояний.
Кодеры НТ6230 и НТ6240-002 предназначены для дистанционного управления с помощью инфракрасного излучения. Обычно они используются в пультах ТВ и видео, поскольку могут генерировать 2048 различных команд и, таким образом, размещены в 32 системах, каждая из которых содержит 64 команды. К этим микросхемам можно подключить 96 кнопок и каждой кнопке сопоставить запрограммированный код. НТ6240-002 отличается от НТ6230 пониженным энергопотреблением.
Старшей моделью кодеров является НТ6Р20 с формулой 2²⁴, которая кодирует 24 бита информации. Соотношение адресных разрядов и битов данных задается однократным программированием. Запрограммированные адрес/данные передаются через радиоканал или ИК-канал вместе с битами антисканирования.
Кодеры и декодеры обладают малым потреблением и высокой помехозащищенностью (в режиме ожидания - не более 0,1 мкА), для подключения требуется минимальное число внешних элементов. Например, для встроенного тактового генератора необходим только один резистор с 5% разбросом. Напряжение питания составляет 2,4-12 В для ИС серий 2¹², 3¹² и 3¹⁸, 4-18 В для НТ6026, 1,8-3,5 В - для НТ6221/НТ6222, 2,2-5,2 В - для НТ6230 и 2,2-3,6 - для НТ6240-002.
Драйверы ЖКИ. Практически в каждом доме есть калькуляторы, часы, весы и другие устройства с жидкокристаллическими индикаторами. Для управления ЖК-индикацией фирма Holtek поставляет семейства специализированных микроконтроллеров HTG12x и HTG13x. Все приборы семейства имеют напряжение питания 2,4-3,5 В, программируемое ПЗУ, ОЗУ, драйвер ЖКИ, возможность работы с внутренним прерыванием по переполнению счетчика и с внешним прерыванием (табл.1, 2).
Если Вас не устраивает 4-разрядный микроконтроллер со встроенным драйвером ЖКИ, но необходимо выводить информацию на ЖК дисплей (электронный словарь, блокнотный ПК, различные устройства дистанционного управления, калькуляторы), можно воспользоваться БИС серии НТ16х. Ввиду большого разнообразия этих драйверов, коснемся лишь основных их характеристик.
БИС НТ1602 выполнена по КМОП-технологии и представляет собой драйвер матричного ЖКИ. В её состав входит 40-разрядные сдвиговый регистр (точнее - два 20-битных регистра), регистр-защелка (2х20), схема сдвига уровня, четырехуровневый драйвер и схема управления. БИС преобразует данные, полученные от ЖКИ контроллера в последовательном виде, в параллельный код, и затем отправляет его на ЖКИ панель как управляющие сигналы. Благодаря возможности регулировать напряжение смещения, микросхема НТ1602 может использоваться с различными типами ЖКИ. Напряжение питания составляет 4,5 - 5,5 В, напряжение управления ЖКИ - от 8В до 16 В, а коэффициент заполнения может изменяться от 1/8 до 1/64. Микросхема НT1602L аналогична НТ1602 за исключением напряжения питания (2,7 - 5,2 В), напряжения управления ЖКИ (3,0 - 5,0 В) и коэффициента заполнения (1/8 - 1/16).
НТ1608L представляет собой драйвер ЖКИ с 40 выходными каналами (2х20), выполненный с использованием КМОП-технологии. Прибор состоит из двух одинаковых наборов: 20-разрядного регистра сдвига, 20-разрядного регистра-защелки данных, 20-разрядного ЖКИ драйвера и схемы управления. Поскольку НТ1608L разрабатывался как драйвер общего применения, он может работать и со статическими, и с динамическими ЖКИ. Напряжение питания составляет 2,7 - 5,2 В, напряжение управления ЖКИ - 3,0 - 5,0 В. Прибор HT1609L является полным функциональным аналогом НТ1608L, но имеет в два раза больше выходов - 2х40.
НТ1620 - контроллер, со встроенной памятью, структурой 32х4, многофункциональным ЖКИ-драйвером, - предназначен для работы с микроконтроллерами ввода/вывода. Для организации интерфейса между хост-контроллером и НТ1620 необходимо только три или четыре линии. Благодаря своей программно-изменяемой конфигурации НТ1620 подходит для широкого спектра ЖК-устройств, включая ЖКИ модули и системы для дисплеев. В таблице 3 приведены некоторые данные для всех ИС серии 162х.
Напряжение питания для всех ИС этого семейства составляет 2,4 - 3,3 В, напряжение управления ЖКИ - 3,6 - 4,9 В, ток потребления при напряжении питания 3 В не превышает 3 мкА.
Контроллер ЖКИ НТ1647 со структурой 64х16 и 4-уровневой шкалой серого цвета, специально разработан для микроконтроллеров ввода/вывода с целью расширения возможностей дисплея (игрушки, электронные игры, записные книжки, сотовые телефоны и т.д.). Максимальный формат этой ИС составляет 64 сегмента по 16 блоков. Реализована поддержка 4-разрядного интерфейса данных, звука, сторожевого таймера и основных функций таймера. Так как НТ1647 может управлять ЖКИ ЕСВ-типа и ЖКИ TN-типа или STN-типа, он одинаково хорош и для 4-цветных и для монохромных дисплеев с 4 уровнями серого. Применение метода ШИМ, встроенная память на 2048 бит и программное изменение конфигурации позволяют использовать НТ1647 практически для всех типов ЖКИ.
Микросхема НТ16512 с напряжением питания 5 В и высоковольтным выходом от 5 В до 30 В разработана для работы с вакуумным люминисцентным индикатором (от 11сегментов/11 цифр до 16 сегментов/4 цифр). Отсутствие внешних резисторов на выходе драйвера, порты для четырех светодиодов и 4-разрядный вход общего применения значительно упрощает использование НТ16512 в панелях управления бытовой техникой, промышленных измерительных системах и т.п.
Для управления ЖК-дисплеем на 160 пикселей фирмой Holtek разработан 8-разрядный быстродействующий RISС-микроконтроллер HTG2130, работающий при напряжении 2,2 - 3,6 В. В состав этой ИС входит программируемое ПЗУ 8Кх16 бит, ОЗУ данных емкостью 192х8 бит, драйвер ЖКИ на 8 блоков по 20 сегментов, 12 двунаправленных линий ввода/вывода, 16-разрядный программируемый таймер с установкой прерывания по переполнению. Хотя микросхема рассчитана на применение в устройствах, где необходимо высокое быстродействие, она может быть с успехом использована в устройствах с ЖКИ с малым потреблением: калькуляторах, часах, играх, весах и т.п.
HTG2150 тоже представляет собой быстродействующий RISC-контроллер, но рассчитан на управление ЖК-дисплеем на 320 пикселей. Он также имеет программируемое ПЗУ (16Кх16 бит), ОЗУ данных емкостью 192х8 бит, драйвер ЖКИ на 8 блоков по 33-40 сегментов, 8 - 12 двунаправленных линий ввода/вывода, 16-разрядный программируемый таймер с установкой прерывания по переполнению, два 8-разрядных таймера с возможностью предустановки. Область применения аналогична HTG2130.
Синтезаторы речи. Для того чтобы не только видеть информацию, но и слышать, Holtec выпускает несколько семейств синтезаторов речи.
Простые синтезаторы представлены семействами НТ81ххх LOG-PCM Speech, НТ84ххх Magic Voice и НТ85ххх Green Voice.
Микросхемы серии НТ81ххх LOG-PCM Speech представляют собой синтезаторы речи с длительностью записи от 2,8 до 22,4 секунды с выборкой 6 кГц. Сигнал с выхода цифроаналогового преобразователя (ЦАП) через внешний транзистор поступает на динамик. Четыре входа для подключения кнопок, два программируемых выхода и несколько внешних элементов (напряжение питания составляет 2,4 - 5,0 В) позволяют на базе этих ИС создавать системы воспроизведения с синтезом речи. Диапазон применения НТ81ххх: от говорящих игрушек и часов с будильником до генераторов звуковых эффектов и систем предупреждения.
Семейство НТ84ххх Magic Voice - программируемые синтезаторы речи и генераторы звуковой частоты, предназначенные для систем безопасности, высококачественных обучающих систем, синтезаторов речи и генераторов звуковых эффектов. Эти микросхемы позволяют работать с произвольной частотой выборки и ритма, уровня сигнала, темпа для синтезатора речи и музыкального синтезатора. К этому надо добавить два встроенных высококачественных ЦАП с 16 уровнями регулировки громкости, выход с микшированием голоса и мелодии, программируемый выход с микшированием мелодий по двум каналам, программируемый выход с микшированием голоса по двум каналам, 13 типов мелодий, 5 октав уровня сигнала и 18 видов темпа, поддержку Easy Format.
Длительность записи определялась при частоте выборки 21 кбайт/с.
Микросхемы серии НТVDS84 - семейство 8-разрядных высокопроизводительных микроконтроллеров, отличающееся от НТ84ххх тем, что длительность командного цикла не превышает 1 мкс, а все команды выполняются за 1 или 2 машинных цикла.
ИС семейства НТ85ххх Green Voice - более простой вариант НТ84ххх (см. таблицу 6), имеющий встроенный усилитель мощности, который на нагрузке 32 Ома и напряжении питания 4,5 В потребляет 90 мА.
Длительность записи определялась при частоте выборки 5,25 кГц.
Верхнюю строку табели о рангах среди синтезаторов речи занимает 8-разрядный контроллер НТ827А0, который ориентирован на применение в высококачественных системах со звуковыми эффектами: "интеллектуальные" обучающие игрушки, "говорящие" часы, генераторы звуковых эффектов и т.п. Ниже приведены основные параметры НТ827А0 как микроконтроллера и как синтезатора речи и мелодий.
Фирма Holtek позаботилась и о любителях звуковых эффектов. Для них выпускается НТ8970 - процессор эхо/"звук вокруг", в состав которого входит предварительный усилитель, генератор, управляемый напряжением, статическое ОЗУ на 20 кбайт, аналого-цифровой и цифро-аналоговый преобразователи.
Качество и надежность работы электронного устройства зависят в первую очередь от качества и надежности источника питания. Чтобы избавить пользователя от проблем, связанных с питанием их электроники, Holtek предлагает широкую гамму стабилизаторов напряжения, среди которых рассмотрим только те, которые обеспечивают работу бытовой электроники и средств связи. Поскольку все стабилизаторы выполнены по КМОП-технологии, их характеризуют низкое потребление, малое падение напряжение на регулирующем транзисторе, низкий температурный коэффициент.
Стабилизатор напряжения НТ1015, выполненный в трехвыводном корпусе ТО-92 или SOT-89, формирует на выходе напряжение 1,5 В с допуском ±5%. При этом на вход можно подавать до 12 В. При использовании внешних элементов можно получить различные напряжения и токи нагрузки.
Стабилизаторы серии НТ71хх выпускаются в таких же корпусах, что и НТ1015, и могут работать при входном напряжении до 24 В. Перечень стабилизаторов этого семейства приведен в таблице 7.
Семейство стабилизаторов НТ75хх аналогично НТ71хх, но рассчитано на рабочий ток до 100 мА (мощность не более 250 мВт). Параметры - в таблице 8.
Для тех случаев, когда необходимо стабилизированное отрицательное напряжение, можно применять стабилизаторы отрицательного напряжения НТ7430 и НТ7450, формирующие на выходе напряжения - 3,0 В и - 5,0 В соответственно при токе до 100 мА и входном напряжении до - 24 В. Корпус - трехвыводной ТО-92 или SOT-89. Если для разработки понадобилось отрицательное напряжение, отличное от - 3,0 или - 5,0 В, для этого существует импульсный преобразователь НТ7660 положительного напряжения в отрицательное, где внешними элементами являются два недорогих электролитических конденсатора. Особенность этой ИС заключается в формировании двойного отрицательного напряжения при каскадном включении двух микросхем.
Если необходимо контролировать разряд батарей, определять сбой по питанию или сохранить важную информацию в памяти при пропадании питания, необходимо фиксировать выход напряжения за установленные пределы. Эта задача решатся с помощью детекторов напряжения серии НТ70хх (таблица 9), которые состоят из прецизионного источника опорного напряжения, компаратора, схемы гистерезиса и выходного усилителя.
И в заключение несколько слов о развлечениях. Для тех, кто занимается разработкой и производством электронных игр, не будет лишней информация о ИС фирмы Holtek, представляющих собой готовые игры со встроенными драйверами ЖК-дисплеев и работающие от 3,0 В (две батарейки типа АА).
Все микросхемы серии НТ113 имеют встроенные звуковые эффекты, внутренний генератор и автоматическое отключение питания.
Дополнительная информация по описанной продукции или по другим ИС Holtek представлена на сайте http://www.holtek.com.tw/. Полезную информацию можно отыскать и на сайте дистрибьютора Holtek, компании Rainbow Technologies.
И успехов Вам в деле разработки и производства электроники!

Источник: rtcs.ru