ШИФР ЗАДАНИЯ

8.Гусев 2 4 + 2 4 3 2 3 5 2 2 5 4 Соловьёв А.К.

Данные:

Uвыхm = 10 В Полярность импульса «+» Tиmin = 50 мкс Tиmax/Tumin = 10 tф/ Tumin = 0,03 Rн = 0.3 кОм Сн = 1000 пф Tmin/ Tumax = 10 Tmax/ Tmin = 3 Тип логики КМОП , %Епит=1% =1%

Tиmax=500 мкс tф=1.5 мкс Tmin=5 мс Tmах=0.015 с

ЗАДАНИЕ НА КУРСОВОЙ ПРОЕКТ

по курсу "Электронные цепи и микросхемотехника"

Спроектировать гненератор прямоугольных импульсов (ГПИ), либо генератор импульсов линейно-изменяющегося напряжения (ГЛИН). Спроектировать стабилизатор напряжения, обеспечивающий питание генератора импульсов. Использовать интегральные СН. Eпит при нестабильности напряжения сети +,- 20%.

Генератор прямоугольных импульсов.

Спроектировать генератор прямоугольных импульсов, обеспечивающий в нагрузке (Rн,Сн) амплитуду рабочих импульсов, регулируемую в пределах 0 - Uвых m. Длительность импульсов должна регулироваться и находиться в пределах Tи min - Tи max. Период следования импульсов регулируется и находится в пределах T min - T max. Обеспечить длительность переднего и заднего фронтов импульса не более tф. Форма напряжения рабочего импульса и его амплитуда могут быть согласованы с консультантом. Генератор (за исключением УМ) выполняется с использованием стандартных логических элементов (ЛЭ) ТТЛ, либо КМОП однотипных для всего генератора, либо таймеров (формирователей) на основе ТТЛ и ЛЭ ТТЛ (Т-ТТЛ) или таймеров (формировате-

лей) на основе КМОП и ЛЭ КМОП (Т-КМОП).

Генератор импульсов линейно-изменяющегося напряжения.

Спроектировать ГЛИН, обеспечивающий в нагрузке (Rн) амплитуду рабочих импульсов, регулируемую в пределах 0 - Uвых m. Длительность импульсов должна регулироваться и находиться в пределах Tи min - Tи max. Период следования импульсов регулируется и находится в пределах T min - T max. Обеспечить длительность фронта спада импульса не более tф. Форма напряжения рабочего импульса и его амплитуда могут быть согласованы с консультантом. Генератор (за исключением УМ) выполняется с использованием стандартных логических элементов (ЛЭ) ТТЛ, либо КМОП однотипных для всего генератора, либо таймеров (формирователей) на основе ТТЛ и ЛЭ ТТЛ (Т-ТТЛ) или

таймеров (формирователей) на основе КМОП и ЛЭ КМОП (Т-КМОП). Для ГЛИНа также допускается использование операционных усилителей (ОУ).

СТРУКТУРНАЯ СХЕМА ГЛИН

Каждое устройство выполняет следующие функции:

• Мультивибратор (МВ) генерирует прямоугольные импульсы с регулируемым периодом следования для запуска ждущего мультивибратора

• Дифференцирующая цепочка (ДЦ) служит для укорачивания длительности импульса, необходимого для осуществления запуска ЖМВ.

• Ждущий мультивибратор (ЖМВ) формирует прямоугольный импульс с заданной длительностью

• Генератор линейно изменяющегся напряжения (ГЛИН) с регулировкой максимальной амплитуды

• Усилитель мощности формирует импульс с заданной амплитудой.

РАСЧЁТ АВТОГНЕНРАТОРА (МВ)

Автогенератор в настоящей работе будет выполнен на трёх микросхемах КМОП серии К561ЛА7.

R₁

R₂

C₁

Генератор импульсов собран на трёх логических элементах И-НЕ с одним времязадающим конденсатором

С1. Рассчитываем значение сопротивления R1. При R2=0 ток через R1 в худшем случае не должен превышать половины тока выхода DD1.3 (ток делиться на R1 и укорачивающую цепь).

Для облегчения работы DD1.3 уменьшим этот ток ещё в 2 раза.

_{максимальный выходной ток микросхемы}

по таблице наминалов

расчёт конденсатора C₁

по таблице номиналов

по таблице номиналов

РАСЧЁТ ОДНОВИБРАТОРА (ЖМВ)

С₄

R₄

R₅

VD1

по таблице номиналов

по таблице номиналов

по таблице номиналов

Расчет ГЛИН

Епит

R6

R7

R8

R9

VT1

VT2

VT3

C₅

Для обеспечения заданной нестабильности =0.01 удобно воспользоваться генератором стабильного тока, выполненном на токовом зеркале, т.е. во время заряда ёмкости ток будет оставаться постоянным.

Расчет нестабильности пилы, ёмкости:

в предельном случае:

По таблице номиналов:

Расчёт процессов заряда ёмкости при разных длительностях T_u:

1.

2.

Выберем, что R₇=R₆ при токе Iгст=3 мА

Расчёт минимального R₇:

Примем

Пусть

при

Увеличив R₇ до 300 кОм:

т.о. мы видим, что при Ти=Тиmin:

при

при

расчет максимального R₇:

рассмотрим случай:

по таблице номиналов:

Имеем:

для

чтобы

для

чтобы

найдём R₈:

по таблице номиналов:

обеспечение длительности спада t_ф:

для обеспечения этого тока рассчитаем параметры транзисторного ключа. При Ег=0 транзистор находится в отсечке, идет процесс заряда ёмкости. При Ег>0 в цепи базы течёт ток Iб⁺ и соответственнов цепи коллектора ток Iб.

по таблице номиналов:

РАСЧЁТ УСИЛИТЕЛЯ МОЩНОСТИ

А1

+Е

-Е

Rн

в качестве УМ возьмём операционный усилитель, выполненный как повторитель напряжения, т.е. Uвх=Uвых

В данном случае можно использовать ОУ К140УД6, имеющий следующие эксплуатационные данные:

Р

С₂

АСЧЁТ ДИФФЕРЕНЦИРУЮЩЕЙ ЦЕПОЧКИ

VD2

Uвых

Uвх

R₃

На выходе мы получаем импульс отрицательной полярности, как раз который нам нужен для запуска одновибратора.

На выходе мы получаем импульс отрицательной полярности, как раз который нам нужен для запуска одновибратора.

Выберем R₃ по таблице номиналов

Возьмём Т_у равный 50 мкс

Расчитаем С₂

по таблице номиналов

Приведенные расчёты являются приближенными, т. к. они не учитывают конечную длительность фронтов перепадов напряжения, изменение входных и выходных сопротивлений логических элементов при переключении и т.д. Поэтому точность не очень высока, однако вполне приемлема для большинства практических расчётов.

СТАБИЛИЗАТОР НАПРЯЖЕНИЯ

К142ЕН12

R₁₀

R₁₁

C₁₁

C₁₀

Uвых

Uвх

для создания схемы генератора необходимо 2 стабилизатора напряжения для обеспечения питания ОУ и один стабилизатор для логических элементов.

используем стабилизатор напряжения К142ЕН12:

Расчёт Сопротивлений:

по таблице номиналов:

по таблице номиналов:

ёмкости C₁₀ и C₁₁ выберем равными 10 мкФ:

ПРИНЦИПИАЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СХЕМА

ТАБЛИЦА СПЕЦИФИКАЦИЙ

Обозначение	Наименование	Количество
R1	СП3 38а – 0,125 – 180 кОм 5%	1
R2	СП3 33-3-9 – 0,125 – 390 кОм 5%	1
R3	МЛТ – 0,125 – 150 кОм 5%	1
R4	С2 – 29 В – 0,5 – 43 кОм	1
R5	СП3 33-3-9 – 0,125 – 390 кОм 5%	1
R6	МЛТ – 0,125 – 1,5 кОм 5%	1
R7	МЛТ – 0,125 – 150 кОм 5%	1
R8	МЛТ – 0,125 – 1 кОм 5%	1
R9	МЛТ – 0,125 – 1,5 кОм 5%	1
R10	МЛТ – 0,125 – 820 Ом 5%	1
R11	МЛТ – 0,125 – 9,1 кОм 5%	1
С1	К 10 – 17Б – Н90 – 0,018 мкФ 5%	1
С2	К 22 – 5 – 16В – 0,47 нФ 5%	1
С4	КМ – 5 – Н – 30 – 1,6 нФ 5%	1
С5	К 10 – 17 – 2Б – Н50 – 0,15 мкФ 5%	1
С10	К 40 – 15 – 80В – 10мкФ 5%	1
С11	К 40 – 15 – 80В – 10мкФ 5%	1
VD1, VD2	КД 407	2
VT1, VT2	KT 203Б	2
VT3	КТ 315Е	1
D1 – D6	К561ЛА7	2
ОУ	К140УД6	1
СН1, СН2	К142ЕН12	2

ЛИТЕРАТУРА

1. Шило В. Л.Линейные интегральные схемы М. "Сов. радио" 1979

2. Гусев В. Г.Электроника М. "Энергия" 1982

3. Аксенов А.И. Нефедова. А.В. Конденсаторы. Резисторы. «Радио и связь»

4. Преснухин Л.Н.Воробьев Н.В. Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. Москва.ВШ.1991.

5. Якубовский С. В.Справочник "Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы" "Радио и связь" 1990

6. Справочник «Интегральные микросхемы» под ред. Тарабрина Б.В. "Радио и связь" 1990

7. Мячин Ю.А. «180 аналоговых микросхем» .Москва. 1993.

8. Конспект семинаров по курсу «Электронные цепи и микросхемотехника»

Каретникова И.А.,Москва,МЭИ,1998.

1. Гольденберг Л.М. «Импульсные устройства» М:Радио и связь,1973

2. Каретников И.А.,Соловьев А.К.,Чарыков Н.А. «Лабораторный практикум по курсу «теоретические основы схемотехники».Усилительные и логические устройства».Москва,Изд-во МЭИ,1992-88с.

М осковский Энергетический Институт

Технический Университет

Курсовой проект по курсу «Электронные цепи и микросхемотехника»

Выполнил студент

группы ЭЛ–15-01

Гусев Алексей

Принял Соловьёв А.К.

Москва 2004 год

2