Сложный инвертор
Министерство
науки и образования РФ
Новосибирский
Государственный Технический Университет
Кафедра
ПЭ
Курсовая
работа по дисциплине «Микроэлектроника»
«Сложный
инвертор»
Новосибирск
2011
1. Задание к курсовому проекту по дисциплине «Микроэлектроника»
Рассчитать
элементы базовой схемы (рис. 1) логического элемента ТТЛ
(транзисторно-транзисторная логика) 3И-НЕ, обеспечивающие ее работу.
Коэффициент разветвления принять равным 15. Значение принять равным 10 для всех транзисторов в схеме.
Построить характеристику сложного инвертора.
Рисунок
1 - Сложный инвертор
2.
Описание сложного инвертора
При
подаче высокого уровня напряжения на вход транзистора VT1, переходы
Э-Б транзистора VT1смещены в обратном направлении и ток через переход
К-Б проходит в базу транзистора VT2, далее ток проходит в базу транзистора VT4,
что приводит транзисторы VT2 и VT4 к насыщению. МЭТ (многоэмитторный транзистор)
работает в инверсном активном режиме, т.к. все переходы Э-Б смещены в обратном
направлении, а переход К-Б смещен в прямом направлении. Транзистор VT3
закрывается, т.к. напряжение между коллекторами транзисторов VT2 и
VT4 становится ниже, чем суммарный порог отпирания
транзистора VT3 и смещающего диода VD. Диод
предназначен для надежного запирания транзистора VT3 при
насыщении транзисторов VT2 и VT4. В результате выходное напряжение UкVT4 соответствует низкому
уровню напряжения. Когда напряжение хотя бы на одном из выходов равно низкому
уровню напряжения, то соответствующий переход Э-Б МЭТ смещается в прямом
направлении и весь ток, протекающий через сопротивление R1,
поступает во входящую цепь схемы и МЭТ входит в насыщение, коллекторный ток МЭТ
уменьшается. При этом напряжение на базе транзистора VT2 составляет
сотые доли вольта, поэтому транзисторы VT2 и VT4
закрыты.
.
Исходные данные
Еп=5В,
=30,
Краз=15,
Uвх0=1,5В,
Uвх1=2,5В,
Uвых0=0,1В,
Uвых1=3,8В,
Iвых=20мА.
Константы,
используемые в дальнейшем расчете схемы:
.
Расчет схемы
.
Рассчитаем напряжение UR4:
Напряжение
на диоде VD: UD=0,2В.
Определим
сопротивление R4:
Рассчитаем
мощность этого резистора:
Выбираем
резистор МЛТ-0,125, номиналом 20Ом;
Транзистор
VT3 открыт, транзисторы VT2 и VT4
закрыты (рис. 2).
Рисунок
2
.
Рассчитаем напряжение UR2:
Определим
сопротивление R2:
Рассчитаем
ток на резисторе R2:
Рассчитаем
мощность этого резистора:
Выбираем
резистор МЛТ-0,125, номиналом 220Ом;
сложный инвертор
транзистор
3. Рассчитаем токи на транзисторе VT4 и сопротивление R3 (рис.3):
Рисунок 3
Рассчитаем ток базы IБVT4:
Рассчитаем
ток на резисторе R3:
Определим сопротивление R3:
Рассчитаем
мощность этого резистора:
Выбираем
резистор МЛТ-0,125, номиналом 36Ом;
4.
Рассчитаем токи на транзисторе VT2:
Рассчитаем
ток эмиттера VT2:
Рассчитаем ток базы VT2:
. Рассчитаем токи на транзисторе VT1 и сопротивление R1 (рис.4):
Рисунок 4
Рассчитаем ток базы транзистора VT1:
Определим
сопротивление R1:
Рассчитаем
мощность этого резистора:
Выбираем
транзистор МЛТ-0,125, номиналом 2кОм;
Рисунок
5
Условие
перехода из активного режима в режим насыщения:
Построим
выходную характеристику:
Выходная
характеристика.
.
Расчет и построение входной характеристики (рис.6):
Рисунок
6
Построим
входную характеристику:
Входная
характеристика.
.
Выбор транзистора:
Выбираем
транзистор малой мощности, таким образом, чтобы предельный ток коллектора
превышал заданного выходного тока, подходит транзистор КТ315Ж.
Его
номинальные параметры:
Тип элемента
|
|
|
|
|
|
|
КТ315Ж
|
50
|
60
|
100
|
393
|
10…220
|
1
|
КТ315Ж - Транзистор высокочастотный, маломощный, n-p-n.
Список используемой литературы
1 Горюнов
Н.Н. Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Москва.
Энергоатомиздат. 1985. 904с.;
Нечаев И.А.
Конструкции на логических элементах цифровых микросхем. Москва. Радио и связь.
1992. 120с.;
Опадчий Ю.Ф.,
Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. Учебник. 2005.
768с.;
Преснухин
Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. Москва.
Высшая школа. 1991. 526с.;
Подъяков
Е.А., Орлик В.В., Брованов С.В. Электронные цепи и микросхемотехника. Часть
1-5. Новосибирск. 2003. 196с.;
Шило В.Л.
Популярные цифровые микросхемы. Москва. Металлургия. 1988. 352с.;
Янсен Й. Курс
цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС. Москва. Мир.
1987. 334с.