Файл: Курсовой проект по дисциплине Электроника тема работы Проектирование аналогоцифрового преобразователя.docx

На выходе преобразователя уровней должен быть сформирован уровень логической единицы элемента КТ3142А .

Первое ограничение сверху, накладываемое на :

,

где – минимальное напряжение питания при допуске 5%

I¹_ВХ.ТТЛ, I_ко - максимальные значения входного тока элемента К1533ЛА1 и обратного тока коллектора транзистора КТ3142А

Для нахождения воспользуемся выражением:

,

где Т^*- температура удвоения при которой обратный ток удваивается (Т^*≈6^оС для кремния);

- значение тока при некоторой исходной температуре;

Т- температура, при которой измеряют ток I_o.





Подставив значения, получим первое ограничение сверху на величину Rк:



Второе ограничение сверху на величину Rк из условия:

,

где =0,5 МГц- заданная частота переключения; С_н=n*С_вх+С_м– емкость нагрузки; n=1;

С_вх= 15 пФ – входная ёмкость; С_м = 50 пФ – емкость монтажа.

Подставив значения, получим второе ограничение сверху на величину Rк:



Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем ограничение снизу на величину R_к .

,

U_{КЭ НАС} = 0,25 В – напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора КТ3142А

n = 1 – нагрузочная способность

I_КМАХ =0,25 А – максимально допустимый ток транзистора КТ3142А

I⁰_ВХКМДП - максимальные значения входного тока элемента К1533ЛА1

Для нахождения

---

воспользуемся выражением:





Подставив значения, получим ограничение снизу на величину R_к:



Таким образом, получили двусторонние ограничения на величину сопротивления R_к



С точки зрения уменьшения мощности, потребляемой ПУ необходимо выбрать величину наибольшей, удовлетворяющей двухстороннее ограничение и в соответствии со стандартным рядом номиналов резистора .

Выбираем величину сопротивления резистора =6 кОм ± 5%.

Выбор номинала резистора .

Из неравенств получим первое и второе ограничение снизу на величину

; ,

где = 2,4 В- уровень логической «1» на выходе элемента К1533ЛА1

= 0,8 В – напряжение насыщения база-эмиттер транзистора КТ3142А

= 0,04 А – выходной ток логической «1» элемента К1533ЛА1

= 0,1 А – максимально допустимый ток базы транзистора КТ3142А

Подставив значения, получим ограничение снизу на величину :

;

Для определения ограничения сверху на величину потребуем, чтобы для выбранного транзистора КТ3142А обеспечивалась бы степень насыщения S =1,5.

---

Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем соотношение сверху на величину :

,

где β = 40 – минимальное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером транзистора КТ3142А

=6 кОм – 0,3 кОм = 5,7 кОм – минимальное сопротивление резистора при допуске 5%

= 2,4 В

= 0,2 В

Е = 10,5 В

Подставив значения, получим ограничение сверху на величину :



Таким образом, мы получаем двухстороннее ограничение на величину сопротивления :

40 Ом; 16 Ом; ≤ 23,6кОм

С точки зрения обеспечения требуемой степени насыщения S = 1,5 транзистора VT необходимо выбрать величину наибольшей, удовлетворяющей двухстороннее ограничение и в соответствии со стандартным рядом номиналов резистора.

Выбираем величину сопротивления резистора =22кОм ± 5%.

20. 3.3.Расчёт мощности, потребляемой преобразователем уровней от источника питания.

Мощность, потребляемая ПУ от источников питания E в состоянии логической «1» на выходе для наихудшего соотношения параметров определяется выражением:



где Е = 10,5 В; n = 1; = 0,3 мкА; = 1 мкА.

Подставив значения, получим:



Мощность потребляемая ПУ от источника питания Е в состоянии логического «0» на выходе для наихудшего соотношения параметров определяется выражением:

---

,

где Е = 10,5 В; n = 1; =0,2 В, = 5,7 кОм, = 0,3 мкА.

Подставив значения, получим:

.

21. 3.4.Расчёт передаточной характеристики преобразователя уровней для номинальных параметров

На характеристике преобразователя уровней можно выделить 3 участка. Таким образом, используя расчётные данные, вычислим необходимые для построения характеристики величины:

Так как , то:



Передаточная функция (передаточная характеристика) — один из способов математического описания динамической системы. Используется в основном в теории управления, связи и цифровой обработке сигналов. Представляет собой дифференциальный оператор, выражающий связь между входом и выходом линейной стационарной системы. Зная входной сигнал системы и передаточную функцию, можно восстановить выходной сигнал.


Uвых



Рис. 11 – Передаточная характеристика ПУ по вычисленным значениям

22. 3.5. Схема преобразователя уровней и его временная диаграмма

На основе всех данных строим в программе Multisim схему ПУ К176ЛС1>К1533ЛА1 и его временную диаграмму.



Рис.12. Схема преобразователя уровней К176ЛС1>К1533ЛА1




Рис.13. Временная диаграмма преобразователя уровней К176ЛС1>К1533ЛА1

23. 4. Вывод

В соответствии с выбранными самостоятельно параметрами был спроектирован аналого-цифровой преобразователь, преобразователь уровней и генератор тактовых импульсов.

---

Для проверки корректности работы спроектированных схем, на основе рассчитанных для каждой схемы параметров, они были построены в среду Multisim.

24. 5. Список используемой литература

1. 
   Наундорф У. Аналоговая электроника. Основы, расчет, моделирование.-М.: Техносфера,2008.
   
2. 
   Прянишников В.А. Электроника. Полный курс лекций. –СПб.: Корона принт, 2004.
   
3. 
   Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: В 2-х томах.-М.:Додэка хх1,2008.
   
4. 
   Ю.А. Мячин Справочник. 180 аналоговых микросхем.-М.:1993.
   
5. 
   С.В. Якубовский, Л.И. Ниссельсон Справочник «Цифровые и аналоговые интегральные микросхемы», Москва «РАДИО И СВЯЗЬ»1990г.
   
6. 
   А.В.Шилейко« Электронные устройства железнодорожной автоматики, телемеханики и связи», Москва «транспорт» 1989г.
   
7. 
   Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых устройств.-М.: Додэка хх1, 2007.
   

---