Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 33
Текст из файла (страница 33)
Здесь С,в — емкость р-л-перехода сток — подложка; С вЂ” монтажная емкость проводников; С вЂ” емкость затвор — канал; С вЂ” емкость затвор — исток; С вЂ” емкость затвор — сток; Кс — коэффициент усиления второго ключа прн его работе в активном режиме. Длительность включения 1, ключа с резистивной нагрузкой можно опречелить по формуле г „=15 Е,С, 1, (О) Длительность выключения определяют по формуле г, „=2,2Р С, (8.17) Ссновным путем увеличения быстродействия ключа является уменьшение емкости С,„.
При заданной емкости быстродействие можно увеличить путем уьеличення рабочего тока 1,(0), в частности путем уменьшения напряжения У . 8Л5. Определить крутизну МДП-транзистора в схеме ключа с резистпвной нагрузкой, необходимую для получения остаточншо напряжения П =0,1 В, при следующих параметрах схемы: Е,= Е„м = 30 В, Е,= 100 кОм, пороговое напряжение 1/в =5 В. Решение Определим улелысую крутизну МДП-транзистора, воспользовавшись выражением (8.14): Е, 30 Ь= — — — ' — — = =012 ыА/Вэ Юс(Е л — 1'и) 0,1 100 10'(ЗΠ— 5) Крутизну $ определим по формуле Я = Ь(Е.-.
1'о) = 3 мА/В. 8Л6. Рассчитать отношение ширины канала и к ллине канала 1. у МДП-транзистора в схеме кшоча с резистивной нагрузкой, если (У .,=0,5 В, Е,=Ез з=9 В, 1Увсс3 В, Нс= = !О кОм, удельная емкость подзатворного диэлектрика С„= = 2 10 в Ф/смэ, подвижность носителей в канале р = = 500 смэ/(В с). Оиэвеап нД. = 30. 8Л7. Определить мощностьз потребляемую ключом (см. схему на рис. 8.6), если Е, = 15 В„К. = 5,! кОм, удельная крутизна МДП-транзистора Ь = 100 мкА/Вэ, (Ув = 4 В.
Ключ упраВЛяЕтея ПОСЛЕдОВатЕЛЬНОСЗЬЮ ИМПУЛЬСОВ С аМПЛИтуЛОй Ек, =15 В и скважностью (г=-2. Решение Опрелелим напряжение (У в соответствии с формулой (8Л4): Е, 15 (У 3,3 В. 11 Ь(Е (У ) 5 1 10э.100 10-в(15 4) Определим значение тока 1. открытого ключа: Е,— (У, !5 — 33 1с = 1, = = 23 мА. Е 5 !.10э Считая, что в закрытом состоянии ключ не потребляет мощность от источника питания, определим мощносп Р, по формуле 1 1 Р = — 1,Ес —— —.2,3 10 ' 15=17 мВт.
сг''2 8.18. Сравнить длительности включения и выключения МДП-транзисторного ключа с резнстивной нагрузкой при Ес = =15 В, Я,=! кОм, паразитных емкостях МДП-транзистора Ссп=Сзз=Сзп=Сзс=2 пФ, Ез.ып=15 В (Уо=3 В Ь= = 0,5 мА/Вэ. 2!2 Решение По формуле (8.!6) находим гЕС „ Ь(Е...— (У )1 гле С,„з=С +С,„+С„,+С„Кп. Коэффициент усиления Кп определяем по формуле Кв = = Я! где Я = Ь(Е,,м — (У„) = 0,5(15 — 3) = 6 мА/В.
Подставив значение К„. = 6 в формулу для С,„н получим С, =18 пФ. Подставив значения С „=18 пФ, Е,= 15 В, Ь= =0,5 мА/В', Е „,=15 В, С„= 3 В в формулу для Ь, находим, что Ь„„= 11,5 нс. Длительность выключения определяем по формуле (8.17): гзз д = 221(сСзыз =22 10 '18 10 "=40 нс. Вычисляем отношение длительностей выключения и включения: „и/Ьсз = 40/11,5 4. 8Л9. Определить крутизну МДП-эранзистора в схеме ключа с резистивной нагрузкой, необхолимую лля получения времени включения г, „~1 мкс, если Е,=9 В, Ек, =9 В, (Ув= =3 В, С„=200 пФ.
Олзвеэл: 0,76 мА/В. 8.20. Для схемы, приведенной на рис. 8.6, определить величину сопротивления Я„при которой длительность переключения г, (600 нс. Выходную емкость ключа принять равной 40 пФ, крутизна МДП-транзистора 5= 5 мА/В. Опэвелэ: 7 кОм. 8.21. Рассчитать геометрические размеры канала МДП- траэписто!за (отношение зс/Ь) в схеме ключа, приведенной на рис. 8.6, прн которых время включения г„,= 100 нс.
Принять Е,= Ез„„=15 В, Сы„=100 пФ, (Ус=3 В, удельная емкость подзатворноэо диэлектрика Со= 2 10 в Ф/смэ, подвижность носителей в канале ц= 500 смэ/(В.с). Овэвенз: из/Е, = 32. ГЛАВА 9 ЛОГИЧЕСКИЕ ИНТЕГРАЛЬБЬ|Е МИКРОСХЕМЬ$ 8 9.1. ОБВ(ИЕ СВЕДкЯНЯ В болыпинстве современных ЭВМ и цифровых устройств различного назначения обработка эзнфорлзацни осуществляется с помощью двоичных чисел, операщпс нал которыми выполняют логические элементы.
Схемотехническая реализация со- 2!3 временных логических элементов осуществляется на основе интегральных микросхем (ИМС). По способу кодирования информации различают потенциальные и импульсные интегральные логические элемеспы (ИЛЭ), Информация, обрабатываемая потенциальными логическими элементами, характеризуется отличающимися потенциальными уровнями. Если логической единице соответствует высокий потенциальный уровень, а логическому нулвэ — низкий, то такую логику называют положительной (позитивной). Наоборот, если логической единице соответствует низкий потесщиальный уровень, то говорят об отрицательной (негативной) лес ике.
В импульсных логических элементах логической единице отвечает наличие импульса, а логическому нулю — его отсутствие. Параметры логических интегральных микросс х ем. К параметрам логических ИМС относятся: 1) входное и выходное напряжения логической единицы Ц„ и У,' „— значения высокого уровня напряжения на входе и выходе микросхемы *; 2) входное и выходное напряжения логического нуля Ое и Р' „— значения низкого уровня напряжения на входе и выходе микросхемы; 3) входной 1,',„и выходной 1',„токи логической единицы, входной см и вьсходной 4 токи логического нуля; 4) логический перепад си~нала А(1, — Ц вЂ” Р,', пороговое напряжение Омр — напряжение на входе, при котором состояние лсикросхеммй изменяется на противоположное; 5) входное сопротивление логической ИМС вЂ” отношение приращения входного напряжения к приращению входного сока (различают В~„п й' ), выходное сопротивление — отношение приращения выходного напряжения к приращению выходного тока (различают 1Ч„, и йс ); 6) статическая помехоустойчивость — максимально допустимое напряжение статической помехи по высокому Ц,„и низлолсу (Се,„уровнялс вхалного напряжения, при котором еще не происходит изменения уровней вьсходного напряжения микросхемы; 3 срелняя потреоляемая мощность Р„, =(Ре,,+Р'„„,)/2, где Ре,„ч„Г"„л — мощности, потРеблчемые мик".ссхемой в состоянии соответственно логического нуля и единицы на выходе; " Логические операции, вылолняел..ые мвкрссхемами, указаны здесь лля положительной логики, 214 81 коэффициент объединения по ссср входу К,е, показывающий, какое ~4, число аналогичных логических ИМС можно подключить к вхо- пс ду данной схемы и определяющий максимальное число входов ло- сс гическай ИМС; 9) коэффициент разветвления по выходу Кв „„показывающиК какое количество аналогичных на- с сссвс грузочных микросхем можно подключить к выходу данной ИМС, и характеризующий нагрузочиую способность логической ИМС.
Ряс йу Динамические параметры логических ИМС можно проиллюстрировать с помощью временных диаграмм входного и выходного напряжений при переключении микросхемы (рис. 9.1). На временнйх диаграмлсах введены следующие обозначения: сел — время перехода из состояния логическога нуля в состояние логической единицы, измеренное между уровнями О,! и ОЯ логического перепада сигнала; с'е — время перехода из состояния логической единицы в состояние логического нуля, измеренное между уровнями 0,9 и 0,1 логического перепада сигнала; сЯр — время задержки распространения сигнала при включении микросхемы, измеренное между уровнями 05 логического перепада входного и выходного сигналов; с ' — время задержки распространения сигнала при выключееэ ллл нии микросхемы, измеренное между уровнями 0,5 логического перепада входного и выходного сигналов.
Срелнее время задержки распространения сигнала с,, и, —— в (сш +с * )/2 и 9.2. БАЗОВЬ$Е ЭЛЕМЕНТЫ ЛОГИЧЕСКИХ ИН2'ЕГРАЛЬ)1ЫХ МИКРОСХЕМ Логические ИМС объслшшют в серии. В основе каждой серии лежит базовый элемент, представляющий собой злектаическую схему, выполняющую логическую операцию И вЂ” НЕ либо ИЛИ-НЕ. От параметров базового элементов в значительной степени завнсяг свойства и функциональные возлсогкнасти разрабатываемой серии логических микросхем.
215 я. лжи иаи и„и дии Рис. 9.и Рис. 9.й Рис. 9.й Рис. 9.З 217 По принципу построения базовые элементы выпускаемых промышленностью логических ИМС можно выделить в следующие основные гртппы: 1) диодно-транзисторные логические элементы (ДТЛ),' 2) транзнсторно-транзисторные элементы (ТТЛ); 3) элементы эмиттсрно-связанной логики на переключателях тока (ЭСЛ); 4) элементы с ипжекпионным питанием (И Л), 5) элементы на МДП-транзисторах. Диодно-транзисторные элементы. Базовый элемент ДТЛ (рнс.
9.") выполняет логическую операцию И вЂ” НЕ. При запнранпи положизельным напряжением всех входных диодов управляющий транзистор, выполчяюший роль инвертора, отпирается, формируя на выходе сигнал низкого уровня. Входные диоды должны иметь очень малое прямое сопротивление. В противном случае падение напряжения на открытом входном диоде от протекания тока уи = Е,/(г,е + Л,) можез привести к отпиранию управляюгцего транзистора.
Кроме того, диоды должны иметь достаточно высокое быстродействие, чтобы не влиять на бысзродействие всей микросхемы. Диоды смещения Д,„должны иметь достаточно большое пороговое напряжение отпирания для повышения помехоустойчивости схемы, а также малое прямое сопротивление для уменьшения потерь в цепи смещения после их отпирания. Для повышения нагрузочной способности элемента ДТЛ олин из диодов смещегпхя можно заменить транзистором, коллектор которого подключен к общей точке резисторов Я,' н 77," (рнс. 9.3).
Резисторы )(,' н Л," образуют делитель напрюкення с коэффициентом деления 7. Эмиттерный переход транзистора играет роль смсщаюшего диода. С уменьшением коэффициента деления 7 возрастает ток эмиттера транзистора Т,, которьш является одновременно базовым током управляющего транзи- егора Т. При этом увеличивается нагрузочная способность схемы (коэффициеит разветвления), но повышается степень насыщения транзистора Т.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
