Изъюрова Г.И. Расчёт электронных схем. Примеры и задачи (1987) (1142057), страница 37
Текст из файла (страница 37)
Тах как на практике нагрузочная способность ЭСЛ-схемы ограничивается в первую очередь требуемым быстродействием, то число л не превышает 15. Поэтому, приняв н < (), Ек! (Я 2) ((Е ((э+ 1), фоРмУлы (9А4) и (9.45!! можно УпРостить: Пвэи2 ~ Е ( бэээ к'вэы! Е к~бэз б) Прн заземленной плюсовой шине (рис. 9.9,б) с учетом сделанных выше допущений Ц ! яб Цы,з кк — Е+ ((! а Яб — Е+ (1,' ы! — (!бы 9.1б.
Определить условия, при которых в ЗСЛ-схеме (см. рис. 93,а) открытые транзисторы работают в активном режиме. Решение Эмиттерный повторитель на транзисторе Т„находится в активном режиме, так как коллекторный переход транзистора То смещен в обратном направлении (потенциал на базе ниже потенциала на коллекторе): ГМ = Š— Ея 2Кк2 Г2„д — — Е. Аналогично, эмиттерный повторитель на транзисторе Т нахо- дится в активном режиме, так как Поз = Š— 1як!Кп Оа = Е' Определим условие, лри котором транзистор Т находится в активном режиме. Тогда Г„1 > Ив„запишем Оо! Пвх! 1 к! Е 1к! Кк! Тк! п(м =п(О»,! кэо!)Кк!Фэ Тогда условие активного режима работы транзистора Т,У„! > > с!в! будет иметь Вид 1 Овхэ кэбэ! 1 Š— и — Ккэ> О Кэ Определим условие, при котором транзистор Т2 находится в активном режвме, когда Гм > ~742, Г„2= ń— 1я„зК,2,' Ц,я = = Ео.
Так как Та!2 1к2 + 1В4 1«2 !2~!2 )э2 11 ~ э!Кэ (Ео С~вэп!Кэ то условие ахтивного режима транзистора Т : (Е, — и,)К„ Ум = Ек— К, >~ Ео. 9.17, Определить высокий и низкий уровни напряжения на выходе 2 схемы на рис. 9.9,б ЗСЛ-типа, если потенциал коллектора транзистора Тз относительно «землтв> в закрытом состоянии составляет -0,1 В, в открытом состоянии — 0,8 В.
Падение напряжения на эмиттерном переходе открытого транзистор т4 и„=0,1 В. Ответ: Ц 2= — 0,8 В, Оо „2 — — — 1,5 В. 9.18. Определить высокий и низкий уровень напряжения на выходе 1 схемы на рис. 9.9,б, если при поступлении входного сигнала О1„1 потенциал коллектора транзистора Т, относитель- но «земли» изменился от — 0,1 ло — 0,8 В. Паление напряжения (7,„=0,7 В.
Оимеин 11' „,=- -08 В (7«, = — 15 В 9.19. Изменится ли ннзкнн уровень напряжения на выходе 1 схемы на рис. 9.9,б, если при действии на входе 1 сигнала (гэ„, поступил сигнал У«эа на вход 2? Отвеин изменится, так как за счет тока транзистора Тз падение напряжения на резисторе В„, увеличится по абсолютному значению.
9.20. Определить среднюю мощность потребления микросхемы ЭСЛ-логики(см. рис. 9.9,б), если У',, = — 0,8 В, Р'.э —— = — 1,7 В, Е«=В„,=Я,а=0,3 кОм, В,=1,2 кОм, Е= — 5 В. Оэиеее: Рэээр.эр 1 т.эр + 21 эоэр = 1кэЕ + 2Е1«ср = б(7»»Е7Ек+ + 2Е»Е/Еэ ге 20 мВт, где Р„, „— срелняя мощность, потребляемая переключателем тока; Р„,р — средняя мошностэи ~отр~бл~~ма~ эмнттерным повторителем. 9.21. Определить значения токов в схеме, приведенной на рис. 9.17, если на входе А действует напряжение логического нуля, а на входе  — напряжение логической единицы.
В качестве источника сигнала н нагрузки используются одинаковые И'Л-элементы. Коэффициент передачи тока а транзистора То принять равным 0,3, напряжение шггания Е = 5 В, сопротивление инжектора В„= 100 кОм. Решение Определим входной ток первого логического элемента (транзистор Тэ), воспользовавшись выражением (9Аа): 1»н = 1" = а1„1и„, где и„=2 — количество коллекторов р-и-у-транзистора; Š— Уеэ Š— 0,6 В 1« э«эээ Подставляя в формулу для 1,н значенич Е=5 В, Е„= = 100 кОм, а=0,3, получаем 1»н = 5,4 10 о А.
Весь питающий ток 1,«(рис. 9 17) ответвляется в цепь источника сигнала, и ток базы транзистора Т, равен нулю. Транзистор Т, закрыт, ток эмнттера 1„и токи коллекторов Х„п и 1„п равны нулю. Входной ток второго элемента (транзистор Т ) 1из —— 1,'„ж О. Ток базы транзистора Тз определяется той частью тока инжектора 1„которая ответвляется в базу Т,: Рис Д17 с1„0„3 4З. 1О " 1 62 л„2 Ю = 5,4 102в А. Токи коллекторов транзистора Т, 1кн и 1„п определяются токами нагрузки— токами 1';„элементов И2Л: о 1н« 1к22 1к22 = 1м = =54 10 еА Ток эмиттера 1л равен сумме базового и коллекторных токов: 1,2 — — 1е2+1кл+1„22— - Ы,2 10 ~ А. 9.22. Рассчитать уровни логического нуля, логической единицы и статическую помехоустойчивссп элемента И Л 1транзисторы Т, и Т„на рис.
9.10) при Е =.3 В, К„= 10 кОм, д = 0,6 для транзистора р-л-р, 0= 5 для транзистора и-р-и. Считать, что к каждому выходу подключен один аналогичный натрузочный элемент И Л. Решение Уровень логического нуля можно рассчитать в соответствии с выражением (9.2а). Для определения степени насьпцения 52 транзистора Т, необходимо рассчитать ток базы 1ы и коллекторный ток насыщения 1, транзистора Т,. Имеем 161 1,а 1„и (Š— 11~,) а (3 — 0„6) 0,6 — 4,8 ° 10 з А. З ЗК„З ° 1О Так как каждый из двух выхолов рассматриваемого логического элемента нагружен на аналогичную схему, то 1„„= 2Р' = =21с, где Р,',=1„п/3=4,8.10 з А, 1ьл=2Р„'„=9,6.10 А.
Степень насыщения 52 = 01е2/1ья —— 2,5. Подставив в формулу (9.2а) 52 = 2,5, 42,=26 мВ, получим 1)с=12 мВ. Уровень логической единицы 12' = 12* = 0,6 В. Помехоустойчивость элемента определяется по формулам (9.3). Величина допустимой положительной помехи 11е = 12*— — 11е жо,б В. Величина отрицательной допустнмон помехи У2чч „т = 9, 1и 52 = 24 мВ, 9.23. Определвть величину сопротивления К, элемента И2Л (транзисторы Т, н Те на рис. 9.10) прн условии га2 (10 нс. Фд,з Велцчнна паразитной емкости С„составляет 10 пФ, коэффнццент передача тока р-и-Г-транзистора сс= 0,3, напряжение питания Е 5 ВОв!вевп 0,4 кОм.
9.24, Изобразить принципиальную схему на элементах И Л, выполняющую логическую функцию Г =(А+ В)(С+ 0). Определять для этой схемы величины сопротивления в цепи инжектора Я» н время задержан !»» в»! еслн заданы следуюпше пара метры: потребляемая мощность Р = 1 мВт, напряжение питання Е = 3 В, паразитная емкость С„= 1 пФ, коэффициент передачи тока Р-л-р-транзистора а=0,8, постоянная времени та — — 10 нс. Решение Используя теорему де Моргана, преобразуем функцию в форму, удобную для реализации в базисе ИзЛ! Г = (А + В) (С + УУ) = А УУ ° С УЗ .
Принципиальная схема, с помощью которой реализуется функция Г, представлена на рис. 9.18. Найдем величину сопротивления в цепи инжектора как отношение падения напряженна на соцротнвленин К„к значению тока инжектора: й„= =(Š— (Уе»)/У„. Ток инжектора определим, воспользовавшнсь равенством (9.б): У» = РуЕ. При Е= 3 В, Р= 1 мВт, (У~,= (У*= =0,6 В получаем Е„= 8 кОм. Время задержки У,„р опрелелнм по формулам (9.7): Оз Спб и» п(» Прн С„=-1 пФ, (У» =О,б В, а=0,8, У„=РУЕ=0,3 мА, л„=б 818 получаем р ' =15 нс, 1 '" =та=10 нс, 1, р,р — — 0,50 ' + м.р рьр мррр тр +г, )=12,5 нс. 9.25.
Изобразить принципиальную схему в базисе ИзЛ, выполняющую логическую функцию Р = А + В+ С. Схема нагружена на четыре элемента И'Л, каждый нз которых нмеет входную емкость С,, = 2 пФ. Определить велнчнну сопротнвпення в цепи инжектора Е„н мощность Р, потребляемую прн условнн, что ге,' = 20 нс, Е = 5 В, коэффициент передачи тока р-и-р-транзистора и = 0,5. 7м Ответ: Е„= 3 кОм, 1„, Р = 7 мВт; прннцнпнальная схема приведена на рнс. 9.19. 9,26. Сформулировать гг требования к коэффнцнен- 4 В г ту передачи по току )3 транзистора и-р-ил сопротнвленню в цепи ннжектора Вч в схеме ИЛЭ на рнс.
9.10 прн следующих параметрах схемы: ур ( яв < 15мВ,1е„= 10мкА, Е= Е Рис 819 = 5 В, коэффициент пере- дачн тока транзистора Р-ичч и= О,б. Каждый нз выходов схемы нагружен на аналогнчный ИЛЭ. Ответ: )3 >4,4, ń—.-88 кОм. 9.27. Определить, как изменится значение работы переключения Атр схемы, приведенной на рнс. 9.10, если напряжение пнтання Е изменится с 5 до 1,5 В. Основные параметры схемы таковы: та = 20 нс, С„= 1 пФ, коэффициент перелачн тока транзистора р-и-р и =- 0,5, Д„ = 51 кОм. Ответ: уменьшится с 7,5 ° 10 'з до 1,2 10 'з Дж.
9.28. Определить коэффициент разветвления Ке„элемента ИзЛ, приведенного на рнс.9.10, если минимальный коэффнцнент усиления по току транзистора и-р-и )3м„ = 5. Решение Коэффициент разветвления прн логическом нуле на выходе определяется вз условия нахождения транзистора Т, в режиме насыщения. Полагая степень насьпцення Б .„= 1,5, находим, согласно (9.5а), Ке„, = )3 в /5ив = 3.
9.29. Определить аналитическое выражение для расчета напряжения логического нуля элементов ИЛИ вЂ” НЕ и И вЂ” НЕ на однотипных МДП-транзисторах. Потенциал логической едицицы принять равным Š— (Уе. Решение а) Схема ИЛИ вЂ” НР изображена на рис. 9.11,а. Потенциал логического нуля (У~ устанавливается на выходе схемы прн (У = (У,' = Š— (Уе. Подставим в формулу (9.11) для тока стока транзистора Т, значение (У„=(У'=Š— (Уе, а в формулу (9,12) для тока стока транзистора Т„значение (У = Š— (У и решим совместно оба уравнения с учетом равенства М1 Ум, где М вЂ” число входов (активных транзисгоров), на которые подано налряженне логической единицы.
В результате получим 1 ) Ь, МЬ, (Š— 2(Уе) (Ущ, — — Ц„,~= (Е Н (Уе)з Считая (У = (Уе,, малой величиной по сравнению с (Уе и Е и пренебрегая членами 2-го порядка малости (Лч, получим Ьн (Е (Уе) 2МЬ. (Е 2(Уо) б) Для схемы И вЂ” НЕ, приведенной на рис. 9.11,б, величина (Уе равна сумме напряжений между стоком и истоком каждого из управляющих транзисторов. Считая М управляющих транзисторов одинаковыми, получим Ь„(Š— (Уе) 2Ь Е 2(Уе 9ЗО. Вывести аналитическое выражение для расчета мощности Р, потребляемдй от исгочника питания инвертором на однотипных МДП-транзисторах [проверить правильность формулы (9.19)).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
