Файловый архив студентов. Файловый архив студентов.
1261 вуз, 4607 предмет.
/ Регистрация
FAQ Обратная связь Вопросы и предложения
Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Новосибирский государственный технический университет
Предмет:
[НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Файл:

пример расчета схем для КП

.pdf
Скачиваний:
18
Добавлен:
27.03.2015
Размер:
420.99 Кб
Скачать
☆

Расчет элементов ДТЛ и ТТЛ схем в рамках курсового проектирования

Рассчитать элементы схемы, обеспечивающие ее работу. DD1 является элементом 155 серии. Коэффициент разветвления принять равным 10. Принять значение β=30 для всех транзисторов в схеме. Построить выходную характеристику сложного инвертора.

Структура схемы: входной ЛЭ: ДТЛ 2И-НЕ, ЛЭ ТТЛ со сложным инвертором и нагрузка – ЛЭ микросхемы серии К155ЛА3 х Краз.

1.

Выписываем необходимые данные микросхемы из справочника [1]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

1

 

0

1

 

Микросхема

Iвх , мА, не

Iвх , мА, не

 

Uвых В, не

Uвых В, не

 

более

более

 

более

менее

 

 

 

 

К155ЛА3

-1,6

0,04

 

0,4

2,4

2.

Рассчитываем, выписываем необходимые константы:

 

 

 

Напряжение на открытом диоде и на прямосмещенном БЭ переходе транзистора в

активном или насыщенном режиме:

UVD

Uбэ

U

0.7B

.

Инверсный коэффициент передачи по току в схеме с ОЭ принимаем нормального: I 0.05 N 0.05 30 1.5 . Для МЭТ I 0.01...0.05

(5-7)% от

.

Коэффициент передачи по току в схеме с ОБ:

N

N

 

 

30

 

0.97

N 1

31

 

 

 

Инверсный коэффициент передачи по току в схеме с ОБ:

I

I

 

 

1.5

0.6

I

1

2.5

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

Тепловой потенциал при нормальной температуре принимается равным

 

 

kT

 

T

 

q

 

 

e

26мВ

.

Напряжение между коллектором и эмиттером в насыщенном состоянии [2]:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

ln

1

 

N

 

 

I

 

 

КЭН

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

S

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Где

S

– степень насыщения примем равной 1.5. Тогда

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

1.5

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

 

 

1

 

N

 

 

I

1

 

30

2.5

0.1B

кэн

ln

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0.026 ln

 

 

 

 

 

T

 

 

 

 

 

 

S

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

0.5

 

 

 

 

 

 

 

 

I

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Расчет элементов сложного инвертора.

Сложный инвертор нагружен на Kраз логических элементов серии выходные токи СИ для обоих логических уровней:

К155. Отсюда найдем

I

0

I

0

K

 

K

 

1.6 2 10 32мА;

вых(СИ)

вх

об

раз

 

 

 

 

 

I

1

I

1

K

 

K

 

0.04 2 10 0.8мА.

вых(СИ)

вх

об

раз

 

 

 

 

 

Сопротивление

R5

100 300Ом . Выберем

является

R5 200

токоограничивающим и выбирается в диапазоне Ом .

Сопротивление R4 должно обеспечить ток нагрузки, когда транзистор VT 4 открыт, т.е. ток выхода логической единицы, равный 0.4мА. при этом напряжение логической единицы, в соответствии с ГОСТ, должно быть не менее 2,4В. При этом на холостом ходу это напряжение равно 3.6В. Из этого диапазона выберем напряжение логической

единицы,

равное 3.57В,

 

т.е. U1

3.57B .

Тогда,

напряжение на базе открытого

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

вых(СИ)

 

 

 

транзистора VT 4 будет равно:

 

 

 

U

б4

U1

 

 

U

 

U

бэ4

3.57 0.7 0.7 4.97B

 

 

вых(СИ)

 

VD

 

 

 

 

 

 

Теперь найдем ток

через сопротивление R4 ,

считая,

что VT4 работает в активном

режиме:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IR4 Iб4

 

Iвых1 (СИ)

 

 

 

0.8

0.0258мА

 

 

 

N

1

31

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Тогда величина сопротивления R4 легко находится из закона Ома:

2

R4

E Uб4

 

5 4.97

1.16кОм .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

IR4

0.0258

 

 

 

 

Сопротивление

R7

вычислим для

режима, когда на выходе

сложного инвертора

логический ноль,

т.е. когда транзистор VT 4

закрыт, а транзисторы

VT 3 и VT 5 открыты

и насыщены.

 

 

 

 

 

 

 

В этом режиме

ток

коллектора

VT 5

равен току нагрузки

логического нуля:

I

 

I

0

к5

вых(СИ)

 

 

32мА

. Тогда ток базы насыщенного транзистора

VT 5

равен:

Iб5 S Iк5 1.5 32 1.6мА

N 30

Из первого закона Кирхгофа очевидно, что

сопротивление

R7

будет равен:

I

R7

I

э3

I

б5

 

 

 

Iэ3

Iб5

IR7

.

Тогда ток через

Ток

эмиттера

 

транзистора

VT 3 в

насыщенном состоянии практически равен

Iк3 .

Поскольку транзистор VT 4

закрыт,

то Iб4

равен нулю и ток коллектора равен току

сопротивления

R4 . Потенциал коллектора,

когда транзисторы

VT 3 и VT 5 открыты,

равен

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

U

к3

U

бэ5

U

кэн3

0.7 0.1 0.8B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Поскольку

U

к3

U

б4

0.8

 

 

 

 

 

 

Uэ4

UVD5 Uкэн5

0.8 ,

U

б4

U

э4

U

 

 

 

 

 

 

то транзистор VT 4

заперт.

Тогда ток коллектора VT 3

равен:

I

 

 

E U

к3

 

5 0.8

3.62мА

 

к3

 

 

 

R4

 

1.16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Находим теперь ток сопротивления R7

:

IR7 Iк3 Iб5 3.73 1.6 2.13мА. .

N

Поскольку резистор R7 включен между базой и эмиттером транзистора VT 5 , то в насыщенном состоянии его сопротивление можно найти из закона Ома:

3

R7

U

 

I

 

 

 

R7

0.7 2.13

0.33к

.

4. Расчет элементов ТТЛ.

Согласно схеме задания, коэффициент объединения по входу

числу эмиттеров МЭТ VT 2

, т.е.

K

об МЭТ

3

. Сопротивление

 

 

 

 

 

у ТТЛ элемента равен

R3

вычислим, когда на

выходе логического элемента действует логический ноль, т.е. когда ток базы VT 3 ,

равный

току коллектора

VT 2 имеет ненулевое значение и МЭТ

VT 2

работает в

инверсном активном режиме. Тогда ток базы насыщенного транзистора VT 3

равен:

I

 

I

 

 

S

I

к3

1.5

3.62

0.181мА

 

 

б3

КМ

 

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Транзистор VT 2 будет находиться в инверсном активном режиме, и ток его базы при подаче на всех эмиттеры высоких логических уровней (логических единиц) будет определяться согласно соотношению [3]:

I

 

 

I

КМ

 

 

0.181

0.157мА.

БМ

 

 

 

 

 

 

 

 

K

 

 

 

1

3 0.05 1

 

 

 

 

I

 

 

 

 

об МЭТ

 

 

 

Поскольку МЭТ работает в инверсном активном режиме, то его БЭ переход смещен в обратном направлении, а БК переход в прямом. Поэтому напряжение на прямосмещенном БК переходе равно 0.7В. Тогда потенциал базы МЭТ будет равен:

U

БМ

U

бэ5

U

бэ3

U

БКМ

 

 

 

 

0.7 0.7 0.7

2.1B

.

Тогда сопротивление в цепи базы МЭТ будет равно:

 

E U

R3

БМ

I

 

 

БМ

5 2.1

18.5к

0.157

 

.

5. Входные токи МЭТ логического нуля Входной ток МЭТ для уровня логического нуля найдем из соотношения, учитывая, что

все БЭ переходы МЭТ смещены в прямом направлении и МЭТ насыщен. При этом ток его коллектора равен нулю, поэтому входной ток будет равен:

I

0

 

E U

кэн1

U

БЭМ

 

5 0.1 0.7

0.23мА.

 

 

 

вхТТЛ

 

R3

 

18.5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Входной ток логической единицы будет равен [3]:

I1

K

об

I

 

I

3 0.157 0.05 0.024мА.

вхТТЛ

 

 

БМ

 

6. Расчет входной ДТЛ схемы. Входной ЛЭ должен обеспечивать выходные токи, которые являются входными для следующего ЛЭ, в нашем случае – ТТЛ.

4

Сопротивление

R2 должно обеспечить ток логической единицы

коллектора для

VT1

в насыщенном состоянии. Выберем

R2

напряжение логической единицы на выходе ДТЛ схемы:

 

для

МЭТ и ток

1к и

рассчитаем

U

1

E I

1

R2

5 0.024 1 4.986B

выхДТЛ

вх

 

 

 

 

Поскольку

4.986

1.4

, то этого уровня достаточно для переключения ТТЛ схемы.

Ток коллектора

VT1

в режиме насыщения равен сумме:

I

 

I

0

 

E U

кэн1

0.23

5 0.1

5.13мА.

 

 

 

к1

вхТТЛ

R2

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ток базы должен обеспечивать степень насыщения насыщения транзистора можно записать:

S

1.5

, поэтому из условия

I

 

S

I

к1

1.5

5.13

0.26мА.

бн1

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

N

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Резистор R6

служит для ускорения процесса рассасывания зарядов

в

Зададимся током в этом резисторе равным 10% от тока базы

VT1

в

состоянии: IR6

0.1Iбн1 0.026мА . Отсюда величина R6 :

 

 

транзисторе. насыщенном

R6

U

бэ1

 

0.7

26.9к

 

 

I

 

0.026

 

R6

 

 

 

 

 

 

 

Тогда ток через диоды VD3 и

VD4

будет равен:

I

I

бн1

I

R6

0.26 0.026 0.286мА.

VD3

 

 

 

 

 

диоды VD1 и VD2

закрыты, то ток

IVD3

Так как в этом режиме U

вх

U1

5В и

 

вх

 

IR1 0.286мА .

 

 

 

Потенциал анода

VD3

(точка соединения с резистором

R1 ) равен сумме напряжений на

прямосмещенных

переходах

БЭ транзистора VT1

и диодах VD3 и VD4 , т.е.

Uбэ 2UVD 2.1B . Тогда сопротивление R1 легко рассчитывается из соотношения:

R1

E Uбэ1 2UVD

 

5 2.1

10.14к.

 

IR1

 

0.286

 

 

 

 

 

 

 

 

5

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
Помощь Обратная связь Вопросы и предложения Пользовательское соглашение Политика конфиденциальности