Курсовая работа (т): Цифровые микросхемы

∆I_Б=0,2 мА, ∆U_БЭ=0,15 В, y₁₁=0,0013 См.

6. Определение крутизны транзистора:

∆I_К=10 мА, ∆U_БЭ=0,1 В S=0,1 А/В.

7. Расчет резисторного делителя:

С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U_0Б:

_0Б=U_0Э+U_0БЭ,

По входным характеристикам определяем U_0БЭ=0,59 В, U_0Э=U_R4=4,8 В и подставляя получаем U_0Б=5,39 В.

Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:

, ,

Пренебрегая обратным током I_К0, выбирая I_Д=5I_0Б, рассчитываем номиналы резисторов:

R1=12302 Ом (выбираем 12 кОм), R2=5784 Ом (выбираем 5,6 кОм);

Расчет эмиттерных емкостей

Емкость конденсаторов С₂ и С₆ выбираются большими исходя из того, что его сопротивление цепочки R₄С₂ по переменному току существенно только на самой низкой частоте должно:

Подставляя, получаем: (С₂ ≥ 32 мкФ) = 33 мкФ, (С₆ ≥ 12 мкФ) = 15 мкФ.

Расчет фильтра

Фильтр предназначен для обеспечения заданной верхней частоты. При этом f_в определяется по формуле:

,

Где R_вых1 есть R₃, R₅=5 Ом, тогда С₃=16,3 пФ.

Производим расчет С₃ с учетом коэффициента частотных искажений на верхней рабочей частоте M_В.

Коэффициент M_В в данной схеме определяется искажениями вносимыми цепочкой фильтра R₅С₃ :

,

Выражаем С₃ с учетом заданного коэффициента частотных искажений M_В:

,

С₃=12,2 пФ (выбираем 10 пФ).

Расчет разделительных емкостей

Расчет разделительных емкостей производится с учетом заданного коэффициента искажений на нижней рабочей частоте:

M_Н= M_Н1 M_Н2 M_Н3

Пусть доли частотных искажений, вносимых на нижней частоте в каждом каскаде будут равны:

M_{Н_i}= M_Н1=M_Н2= M_Н3,

Тогда

M_{Н_i}=0,887.

Формулы для расчета разделительных емкостей для данной схемы усилителя примут вид:

,

,

,

Подставляя в выражения данные получаем: С₁= 1,1 мкФ (выбираем 1 мкФ), С₄ = 2,2 мкФ, С₅ =10,4 мкФ (выбираем 10 мкФ), С₇ = 22,5 мкФ (выбираем 22 мкФ).

Оценка нелинейных искажений

Так как входной и промежуточный каскады работают в режиме малого сигнала то нелинейные искажения обусловлены влиянием выходного каскада. Проведем оценку нелинейных искажений c помощью метода пяти ординат.

При помощи пяти ординат находятся гармонические составляющие. Входной ЭДС E_гm1, E_гm2, E_гm3, по которым рассчитывается коэффициент гармоник:

На нагрузочной прямой наносятся точки мгновенных значений тока Iк₁, Iк₂, Iк₃, Iк₄, Iк₅, соответствующие I_Kmin, (I_K0-I_Kmin)/2, I_K0, (I_Kmax-I_K0)/2, I_Kmax, по выходным характеристикам находятся отвечающие им токи базы Iб₁, Iб₂, Iб₃, Iб₄, Iб₅, и по входным характеристикам находятся мгновенные значения напряжения база-эмиттер Uб₁, Uб₂, Uб₃, Uб₄, Uб₅. Рассчитываются размахи ЭДС:

,

,

,

,

Далее находим амплитуды первых трех гармонических составляющих ЭДС:

,

,

,

И рассчитываем коэффициент гармоник каскада:

,

где γ - коэффициент ООС.

Подставляя числовые данные получаем K_г = 0,69 %, что не превышает заданного.

2. Модуль 2. Цифровая схемотехника

2.1 Задача №1. Устройство демультиплексирования кодов

Проектирование демультиплексора кодов 1 на 64.

Рис. 3 - Принципиальная электрическая схема демультиплексора кодов 1х64

Таблица 1 Перечень элементов

Демультиплексор работает следующим образом: при выставлении на шину адреса двоичного кода, соответствующего номеру подключаемого выхода, входной сигнал передается на этот выход.

Таблица 2 Таблица адресации демультиплексора

Расчет энергопотребления всего устройства и времени задержки по одному каналу.

Среднее время задержки К555ИД3 = 33нс, Тср. К555ИД4 = 34 нс.

Время задержки по одному каналу:

Тобщ = Тср. К555ид3 +Тср. К555ид4=67 нс.

Потребляемая мощность микросхемы К555ИД3 = 250 мВт, К555ИД4= 50 мВт. Общее энергопотребление устройства Pобщ =4*250+50= 1,050 Вт.

2.2 Задача №2. Коммутатор параллельных кодов

Проектирование коммутатора параллельных кодов с 10 источниками сигналов (словами) по 5 разрядов в каждом слове.

Рис. 4 - Коммутатор параллельных кодов (10 слов по 5 разрядов)

Таблица 3 Перечень элементов

Коммутатор работает следующим образом: на вход устройства подается 10 информационных слов. В зависимости от выбранного адреса на выход подается одно из входных слов при подаче стробирующего сигнала.

Таблица 4 Таблица коммутации

Расчет энергопотребления всего устройства и времени задержки - для одного слова относительно адресных сигналов.

Среднее время задержки К155КП1 =17 нс.

Время задержки по одному каналу Т=17 нс.

Потребляемая мощность микросхемы К155КП1 = 390 мВт. Общее энергопотребление устройства Pобщ = 390*5= 1,95 Вт.

.3 Задача №3. Устройство параллельного ввода слов в регистры

Проектирование устройства параллельного ввода слов в регистры (7 слов по 8 разрядов в каждом слове, частота ввода слов 650 кГц)

Рис. 5 - Устройство параллельного ввода слов в регистры (7 слов по 8 разрядов)

Таблица 5 Перечень элементов

Устройство параллельного ввода слов в регистры работает следующим образом: на вход устройства подаются импульсы ввода с частотой 650 кГц. При каждом положительном импульсе в регистре с номером, соответствующим номеру импульса защелкивается информационное слово. После запоминания 7 слов в регистрах цикл повторяется (при наличии разрешающего сигнала)

Диаграмма напряжений

Рис. 6 - Диаграмма напряжений

Расчет времени ввода всех слов в регистры.

Период повторения импульсов ввода T = 1/f = 1,54 мкс.

Время задержки одного такта счетчика tсч = 17 нс.

Время задержки дешифратора tдш = 41 нс.

Время задержки элемента И-НЕ tИНЕ = 15 нс.

Время задержки элемента НЕ tНЕ = 15 нс.

Время задержки регистра tRG = 28 нс.

Время ввода слова в регистр t1слово = tИНЕ + tсч + tдш + tНЕ + tRG = 116 нс.

Время ввода всех слов в регистры tобщ = 6Т+ t1слово = 9,356 мкс.

.4 Задача №4. Запоминающее устройство (ЗУ) на ИМС оперативных ЗУ (ОЗУ)

Проектирование устройства ОЗУ (128 слов по 32 разряда)

Рис. 7 - Принципиальная электрическая схема ОЗУ 128х32

Таблица 6 Перечень элементов

Таблица 7 Таблица работы ЗУ

Список литературы

1. Полупроводниковые приборы: Транзисторы./В.Л.Аронов и др.; под общ. ред. Н. Н. Горюнова.-М.: Энергоатомиздат, 1985.-904с., ил.

2. Шило, В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник/ В.Л.Шило.- М.: Радио и связь, 1989.- 352 с.

3. 3. Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В трех томах. Т.1 - М.: Мир, 1993. - 413 с

4. 4. Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт Петербург, 2004. 528 с.

5. 3. Партала, Олег Наумович. Цифровая электроника. - СПб.: Наука и техника, 2000. - 208с.: ил.

6. 4. Мамонкин И.Г. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1977.-360 с. : ил.

широкополосный усилитель демультиплексирование искажение

Таблица 8 Перечень элементов широкополосного усилителя