Материал: Аналоговая и цифровая схемотехника

Подставляя RН=Rн1=78,7 Ом, R3 = 2,7 кОм, получим: RН~=76,5 Ом.

. Определение входной проводимости транзистора:

Определяем ток базы в рабочей точке по выходной характеристике транзистора VT1: Ioб=0,12 мА, проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной определяем входную проводимость:

∆IБ=0,2 мА, ∆UБЭ=0,15 В, y11=0,0013 См.

. Определение крутизны транзистора:

∆IК=10 мА, ∆UБЭ=0,1 В S=0,1 А/В.

. Расчет резисторного делителя:

С помощью резисторного делителя задается положение рабочей точки; определим U0Б:

Б=U0Э+U0БЭ,

По входным характеристикам определяем U0БЭ=0,59 В, U0Э=UR4=4,8 В и подставляя получаем U0Б=5,39 В.

Номиналы резисторов рассчитываются по формулам:

, ,

Пренебрегая обратным током IК0, выбирая IД=5I0Б, рассчитываем номиналы резисторов:=12302 Ом (выбираем 12 кОм), R2=5784 Ом (выбираем 5,6 кОм);

.3.4 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.

.3.5 Расчет фильтра

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

,

Где Rвых1 есть R3, R5=5 Ом, тогда С3=16,3 пФ.

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

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

,

Выражаем С3 с учетом заданного коэффициента частотных искажений MВ:

,

С3=12,2 пФ (выбираем 10 пФ).

1.3.6 Расчет разделительных емкостей

Расчет разделительных емкостей производится с учетом заданного коэффициента искажений на нижней рабочей частоте:Н= MН1 MН2 MН3

Пусть доли частотных искажений, вносимых на нижней частоте в каждом каскаде будут равны:Н_i= MН1=MН2= MН3,

Тогда

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).

.3.7 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 Eгm1, Eгm2, Eгm3, по которым рассчитывается коэффициент гармоник:

,

На нагрузочной прямой наносятся точки мгновенных значений тока Iк1, Iк2, Iк3, Iк4, Iк5, соответствующие IKmin, (IK0-IKmin)/2, IK0, (IKmax-IK0)/2, IKmax, 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 Kг = 0,69%, что не превышает заданного.

2. Модуль 2. Цифровая схемотехника

.1 Задача №1. Устройство демультиплексирования кодов

.1.1 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.

2.1.2 Таблица адресации демультиплексора

Таблица 2

.1.3 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

общ =4*250+50= 1,050 Вт.

.2 Задача №2. Коммутатор параллельных кодов

.2.1 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.

.2.2 Таблица коммутации

Таблица 4

.2.3 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.

2.3 Задача №3. Устройство параллельного ввода слов в регистры

.3.1 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).

2.3.2 Диаграмма напряжений

Рис. 6 - Диаграмма напряжений

.3.3 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

слово = tИНЕ + tсч + tдш + tНЕ + tRG = 116 нс.

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

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

.4.1 Проектирование устройства ОЗУ (128 слов по 32 разряда)

Рис. 7 - Принципиальная электрическая схема ОЗУ 128х32

Таблица 6. Перечень элементов

2.4.2 Таблица работы ЗУ

Таблица 7

Список литературы

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

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

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

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

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

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

Приложение

Таблица 8. Перечень элементов широкополосного усилителя