Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 38
Текст из файла (страница 38)
В качестве источника сигнала и нагрузки используются одинаковые И2Л-элементы. Коэффициент передачи тока а транзистора То принять равным 0,3, напряжение питания Е = 5 В, сопротивление инжектора Е„= 100 кОм. Решение Определим входной ток первого логического элемента (транзистор Тз), воспользовавшись выражением (9.4а): 1 2 —— = Ро„= а1„(лрэ где и„= 2 — количество коллекторов р-н-р-транзистора; Š— (У Е вЂ” 0,6 В 14 = Ек Е„ Подставляя в формулу лля 1, значення Е=5 В, Е„= = 100 кОм, а = 0,3, получаем 1, = 5,4.10 б А. Весь питающий ток 1,* (рис. 9.17) ответвляется в цепь источника сигнала, н ток базы транзистора Т, равен нулю. Транзистор Т, закрыт, ток эмиттера 1„и токи коллекторов 1кн н 14,2 равны нулю.
Входной ток второго элемента (транзистор Т ) 1 2 = 1' ю О. Ток базы транзистора Т, определяется той частью тока инжектора 1„, которая ответвлчется в базу Тг: аЕ„0,3.43 10 162 п„2 1 = 5,4. 10 А. Токи коллекторов транзистора Т, 1„и и Еврз определяются токами нагрузки— токами 16„элементов И2Л; Е„а 162! Еы2 Ер ' 8 к.- в» Рис.
9.17 =5,4.10 6 А. Величина паразнтной емкости С„составляет 10 пФ, коэффициент перелачп тока р-п-9-транзистора а =0,3, напряжение питания Е=5 В. Опмевп: 0,4 кОм. 9.24. Изобразвггь принципиальную схему на элементах И'Л, выполняющую лопрческую функцию Р = (А + В) (С+ В). Определить для этой схемы величины сопротивления в цепи инжектора Вв и время задержки й р вр, если заданы следующие параметры: потребляемая мощность Р= 1 мйт, напряжение питания Е = 3 В, паразитная емкость С„= 1 пФ, коэффициент передачи тока р-и-р-транзистора а = 0,8, постоянная времени тр = 10 нс.
Ток эмиттера 1,2 равен сумме базового и коллекторных токов: 162= 1м+1,21+122=16,2 10 А. 9.22. Рассчитать уровни логического нуля, логической единицы и статическую помехоустойчивость элемента И'Л (транзисторы Т, и Т„на рис. 9.10) при Е = 3 В, В„= 10 кОм, а = 0,6 лля транзистора р-п-р, () = 5 для транзистора и-р-п. Считать, что к каждому выходу подключен олин аналогичный нагрузочный элемент И'Л. Решение Уровень логического нуля можно рассчитать в соответствии с выражением (9.2а). Для определения степени насыщения 51 транзистора Т, необходимо рассчитать ток базы 1ы и коллекторный ток насыщения 1, транзистора Т,.
Имеем 1,а 1„а (Š— Е/6,) а (3 — О,б) О,б Ем — — — — — —, ' 4,8.10 ' А. п„З Зйв 3 10 Так как каждый из двух выходов рассматриваемого логического элемента нагружен на аналогичную схему„то 1ьн = 216 = =2ЕР, где 16„=1„а/3=-48 10 ' А 1,=2Е6 =96.10 ' А Степень насыщения 5, = 9161/1еа = 2,5. Подставив в формулу (9.2а) 5, =2,5, 69,=26 мВ, получювв (/6=12 мВ, Уровень логической единицы (Ев = (Ев = 0,6 В. Помехоустойчивость элемента определяется по формулам (9В). Величина допустимой положительной помехи (Ерр...
= ЕГ"— — ЕЕ6 ге 0,6 В. Величина отрицательной допустимой помехи Е/1 =69,1П51 =24 МВ. 9.23. Определить величину сопротивления Вв элемента И'Л (транзисторы Т, и Т, на рис. 9.10) при условии г ' (10 нс. вв,р 244 Решение Используя теорему де Моргана, преобразуем функцию в форму, удобную для реализации в базисе И'Л: Г = (А + В) (С + В) = А В С В. Принципиальная схема, с помощью которой реализуется функция Р, представлена на рнс.
9.18. Найдем величину сопротивления в цепи инжектора как отношение падения напряжения на сопротивлении Вв к значению тока инжектора: К„= =(Š— Е/6,)/Е„. Ток инжектора определим, воспользовавшись равенством (9.6): Е„= Р/Е. При Е = 3 В, Р= 1 мВт, (Егр = ЕЕ* = =0,6 В получаем ЕЕ„=8 кОм. Время задержки рв р определим по формулам (9.7): С„(Евп„ 1 * р а1в При С„=1 пФ, Е/6 =0,6 В, а=0,8, 1„=Р/Е=О,З мА, п„=б 7-622 6В с.
9.18 получаем г ' =15 нс, г ' =те=10 нс, р„,р — — 0,5(р ' + г,г гх р + ~,гйвр) = 12,5 нс. 9.25. Изобразить принципиальную схему в базисе ИзЛ, выполняющую логическую функцию Р = А+ В+ С. Схема натру- жена на четыре элемента И'Л, каждый нз которых имеет входную емкость С,„= 2 пФ. Определить величину сопротивления в цепи инжектора й„и мощность Р, потребляемую при условии, что гвйг = 20 нс, Е = 5 В, коэффициент перелачи тока р-и-р-транзистора а = 0,5. увр Опжепг: Е„=- 3 кОм, Р = 7 мВт; принцнпиаль- Х ная схема приведена на рис. 9А9.
9.26. Сформулировать гх гз требования к коэффициенх 8 С ту передачи по току (3 транзистора и-р-и и сопротивлению в цепи инжектогв ра К„в схеме ИЛЭ на рис. 9.10 при следующих параметрах схемы: Егв « яп «15 мВ, 1в„= 10 мкл, Е = Е Рис. 9.19 5 В, коэффициент пере- дачи тока транзистора р-птр а = 0,6. Кажлый из выходов схемы нагру.кен на аналогичный ИЛЭ. Опгвепг: (3 > 4,4, К„= 88 кОм.
9.27. Определить, как изменится значение работы переключения А„,р схемы, приведенной на рнс. 9.10, если напрюкение питания Е изменится с 5 ло 1,5 В. Основные параметры схемы таковы: тз = 20 нс, С, = 1 пФ, коэффициент передачи тока транзистора 9-и-р а = 0,5, К„= 51 кОм. Опгвегп: уменьшится с 7,5 ° 10 'з до 1,2.10 'з Дж. 9.28. Опрелелить коэффипиент разветвления КР элемента И Л, приведенного на рис.9.10, если минимальный коэффициент усиления по току транзистора и-р-и (3 в = 5. Решение Коэффициент разветвления при логическом нуле на выходе определяется из условия нахождения транзистора Т, в режиме насыщения. Полагая степень насыщения 5;„= 1,5, находим, со- гласно (9.5а), Крв,ж = 0м~%ып = 3.
Определим ток, потребляемый от источника питания при низком потенциале на выхоле (Г,п„ = (гв 0). Подставив в (9.12) У, = Š— Г~ -Е, получим (Е с~о) . Ьп г 2 Могцность, потребляемая от источника питания при У = (г'в, равна Рв — Е1, = — Е (Š— (го) ° Ь„ 3 9.29. Определить аналитическое выражение для расчета напряжения логического нуля элементов ИЛИ вЂ” НЕ и И вЂ” НЕ на однотипных МДП-транзнсторах. Потенциал логической единицы принять равным Š— Ур.
Решение а) Схема ИЛИ вЂ” НЕ изображена на рис. 9.11,а. Потенциал логического нуля (гв „устанавливается на выходе схемы при 0 = (У' „= Š— (Ум Полставим в формулу (9.11) для тока стока транзистора Т, значение (У = Н' =Š— (г"в, а в формулу (9.12) для тока стока транзистора Т„значение (У, = Š— (7, н решим совместно оба уравнения с учетом равенства М1 = 1, где М вЂ” число входов (активных транзисторов), на которые подано напряжение логической единицы.
В результате получим ' ('-'")'-- 2 "-~= — '('- '-- '»' Считая 1г, = (гв малой величиной по сравнению с Ув и Е и пренебрегая членами 2-го порядка малости (»з „получим 1, (Е (7)з ~» или — 2МЬ б) Для схемы И вЂ” НЕ, привеленной на рис. 9.11,6, величина (гр„„равна сумме напряжений межпу стоком и истоком каждого из управляющих транзисторов. Считая М управляющих транзисторов одинаковыми, получим о 2Ь Е вЂ” 2и 9.38.
Вывести аналитическое выражение для расчета мощности Р„„, потребляемой от источника питания инвертором на однотипных МДП-транзнсторах [проверить правильность формулы (9.19)1. Решение ~аково: При (У„,„= (У,'„„ток через транзисторы близок к нулю иР О. Считая состояния логического нуля и логической елинипы равновероятными, получим 1 Р„„= —. (Ро, + Р'„„) = 0,25Ьв Е (Š— 1/о)~. 2 2ЕС„„ Ь,(Š— 2(У )т 2Ь„Е(Š— 1/о) Ь„ Ь; (Š— (Уо) 9.31. Найти соотношение межлу временем вюночения и временем выключения логической схемы на однотипных МДП- транзисторах. Пояснить, почему время включения меныпе времени выключения. Решение После подачи отпирающего сигнала на затвор активного транзистора Т. (см.
рис. 9.11) (У = Š— (Уо ток стока практиче- ски мгновенно достигает значения 1 (0) = — 1(Š— (Уо) — (Уо1 . Ь, г Емкость С„,„начинает разряжаться током 1„(О). Напряжение (У уменьшается, а после перехода активного транзистора Т, из пологой области в крутую начинает уменьшаться и ток сто- ка. Упростим залачу и пренебрежем уменьшением тока стока при переходе Т, в крутую область.
Будем считать, что на всем протяжении переходного процесса емкость С, разряжается постоянным током 1 (0). Разделив начальный заряд (4(0) = = ЕС,„„на ток разряда 1„(0), получаем 2ЕСв Ьв(Š— "('о)' При поступлении запирающего сигнала ток 1, практически мгновенно уменьшается до нуля. После запирания транзистора Т, емкость С, заряжается от источника питания Е через открытый транзистор Т„. Сопротивление канала транзистора Т„ меняется по мере заряда емкости С,„„, однако для упрооце- 1 ния расчетов примем еро постоянным и равным г,(0) = —, гпе » 5- Ьв((У»» — (Уо) =Ь.(Е- Ио) Время выключения определим как время изменения выходного напряжения между уровнями от 0,1(У,' и 0,9(У,'„,: . = 2,2т где т„„= г„„(0)С, Ь„(Š— (Уо) Таким образом, соотношение между г,„„и г приближенно Так как Ь, « Ь, для получения малой величины (Уош, то время включения оказывается гораздо меньше времени выключения.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
