курсач. Федеральное агентство
 Скачать 458.46 Kb.
|
Выбор схемы преобразователя уровнейНеобходимо спроектировать и рассчитать преобразователь уровней КМДП-ТТЛШ. При непосредственном сопряжении ЛЭ КМДП- типа с ЛЭ вых ТТЛШ- типа выходные токи КМДП- элементов Iвыхи I1 могут быть недостаточными для управления входами ТТЛШ- элементов. Для усиления этих токов и согласования уровней используется ПУ, простейшая схема которого приведена на рисунке 4. На рисунке 5 приведены режимы работы ПУ.  Рисунок 4 - Схема ПУ КМДП ТТЛШ  Рисунок 5 - Режимы работы ПУ Ставится задача спроектировать ПУ КМДП ТТЛШ для расположенных на одной и той же плате конкретных ТТЛШ ИС и КМДП ИС с заданными нагрузочной способностью ПУ - n, частотой переключения П – f и температурным диапазоном работы ПУ, схема преобразователя может  содержать только один биполярный транзистор VT, а также резисторы Rки Rб(рисунок 4). Напряжение Е выбирается равным напряжению питания ТТЛШ ИС. Если Uвх= U°кмдп элементов U1ттлш. вх ттлш кб о 𝑈вых = 𝐸 − (𝑛𝑙1 + 𝐼 )𝑅 ≥ 𝑈1 ттлш к Где: n – нагрузочная способность ПУ; Iкбо– обратный ток коллекторного перехода транзистора VT; Если Uвх= Uкмдп, то транзистор VT должен находится в режиме насыщения, т.е. 𝐼б = 𝑆𝐼бн = 𝑆 𝐼кн  𝛽 Со степенью насыщения S = 1,5 – 2; при больших 5 существенно снижается быстродействие ПУ. кмдп б, Из рисунка 4 видно, что при условии Uвх= u1 , ток базы I протекающий в цепи базы транзистора VT равен: 𝐼б 𝑈вх − 𝑒об  = =𝑅б 1 𝑈 − 𝑒 кмдп об  𝑅б При этом 𝐼б ≤ 𝐼вых кмдп ; 𝐼б < 𝐼б макс; В коллектор насыщенного транзистора VT (рисунок 5, б) втекает ток 𝐼 = 𝐼 + 𝐼0 = 𝐸 − 𝑈кэн + 𝑛𝐼𝑜  кн 𝑅к вх ттлш 𝑅б вх ттлш Ток Iкн, найденный по формуле, должен быть меньше максимально допустимого тока Iкмаксвыбранного транзистора VT, т. е.: 𝐼кн < 𝐼кмакс Напряжение Uвых на выходе ПУ, равное потенциалу на коллекторе насыщенного транзистора VT, не должно превышать уровня логического 0 ТТЛШ-элемента Uоттлш 𝑈0 = 𝑈 ≤ 𝑈0 вых кэ н ттлш На передаточной характеристике Uвых= f(Uвх)рассматриваемой схемы можно выделить три участка: Если VT открыт Iбопределяется формулой: 𝐼б 𝑈вх − 𝑒об = =𝑅б 1 𝑈 − 𝑒 ттлш об 𝑅б Пока 𝐼б ≤ 𝐼бн = 𝐼кн 𝛽 VT работает в активном режиме и 𝑈 = 𝐸 − (𝐼 + 𝑛𝐼о )𝑅 𝑈вх−𝑒об ≈ 𝐸 − (𝛽 ) 𝑅  вых к вх ттлш к 𝑅б к Если VT находится в режиме отсечки, то ПУ потребляет 𝐸 − 𝑈кэн 𝑝 = 𝐸𝐼 = Е ( + 𝑛𝐼𝑜 ) кн 𝑅к вх ттлш Статические свойства схемы ПУ наглядно отражаются ее передаточной характеристикой – зависимостью Uвых= f(Uвх). Расчёт преобразователя уровней КМДШ ТТЛШ проводится с использованием выражений: Зависимость обратного тока от температуры окружающей среды: 𝑇−𝑇𝑜 𝐼𝑜(𝑇) ≈ 𝐼𝑜(𝑇𝑂)2 𝑇∗ , где T– температура, при которой определяют ток Io; Io(To) значение тока Io, при некоторой исходной температуре To, которое приводится в справочнике; T* - температура удвоения, при которой ток Io(To)удваивается  Первое ограничение сверху, накладываемое на Rк: 𝐸 − 𝑈1   𝑅к ≤ 1ттлш 𝑛𝑙вх ттлш + 𝐼кб о где: Е - минимальное напряжение питания при заданном допуске; 𝑛𝑙1 + 𝐼 - максимальное значение входного тока кмдп-элемента и вх ттлш кб о обратного тока коллектора транзистора VT, которые достигаются при максимальной температуре Тмаксзаданного температурного диапазона работы ПУ. Второе ограничение снизу, накладываемое на Rк: здр 𝑡0,1 ≈ 2,3𝑅к𝐶н Если задана частота, то: 𝑡  𝑦 𝑅к ≥ 2,3𝑓𝐶  Ограничение, накладываемое на Rк, максимальным током коллектора используемого биполярного транзистора: 𝐸 − 𝑈кэ нас  𝐼 𝑅к ≥ кмакс 0 − 𝑛𝑙 вх ттлш макс Из условия, что ток Iбне должке превышать максимально допустимый ток I1выхттл, получаем первое ограничение снизу на велечину Rб: 𝑈1 − 𝑒 𝑅б ≥ ттл об  𝐼1 вых кмдп Для определения ограничения сверху на величину Rб потребуем, чтобы при минимальном начении тока для выбраного транзистора VT обеспечивалась бы степень насыщения S. 𝛽(𝑈1 − 𝑒 )𝑅 𝑅 ≤ кмдп об к  б 𝑆(𝐸 − 𝑈кэн) KТ3117Б. |