Необходимо спроектировать и рассчитать преобразователь уровней ТТЛ  КМПД. При непосредственно сопряжении ЛЭ ТТЛ-типа с ЛЭ КМПД-типа выходные токи ТТЛ элементов и могут быть недостаточными для управления входами КМПД-элементов. Для усиления этих токов и согласования уровней используется преобразователь уровней.



Рис.13. Схема преобразователей уровня ТТЛ-типа в КМДП-типа
Схема ПУ работает следующим образом:

При U_вх = U°_ттл транзистор VT1 находится в отсечке, и на выходе первого каскада U= +E. Транзистор VT2 заперт, а VТ3 открыт, на выходе схемы U_вых = 0 < U°_кмдп.

При U_вx — U¹_ттл транзистор VT2 отпирается до насыщения благодаря базовому току, равному (U_вх — e_0б)/R_б> где e_об — напряжение на р—n-переходе Б—Э насыщенного транзистора (для кремниевых транзисторов е_об0,6 В). Остаточное напряжение между коллектором и эмиттером насыщенного транзистора близко к нулю и транзистор VT2 открыт, a VT3 заперт. Следовательно, U_вых = + E >U_кмдп.



Рис.14. Режимы работы преобразователей уровней.
ЕслиU_их= U_ттл  , то VT находится в режиме отсечки (рис.14, а), и напряжение на его коллекторе, равное напряжению на выходе ПУ, не должно быть меньше уровня логической 1 КМПД – элементов , т. е. :



где n — нагрузочная способность ПУ.

Если U_BX=Uттл ,то целесообразно обеспечить насыщение транзистораVT со степенью насыщения 5=1,5÷2, т. е.



Ток I_б, протекающий в цепи ба­зы транзистора VTпри условии, что U_QX = U¹ttji» равен


Вычисленный ток I_б

---

не должен превы­шать выходной ток I^] , обеспечиваемый ТТЛ - элементом в состоянии логической 1, а также должен быть меньше максимально допустимого тока /_{б макс} выбранного транзис­тора VT, т. е.:



В коллектор насыщенного транзистора VT втекает ток I_кн который складывается из тока I_к, протекающего через резистор R_к, и я входных токов I°_вхкмдп КМДП-элемента, т. е.



Ток I_кн, найденный должен быть меньше максимально допустимого тока I_кмакс выбранного тран­зистора VT, т. е.



Напряжение U_Bh]Xна выходе ПУ, равное потенциалу на коллекторе насыщенного транзистора VTU_Kэнне должно превышать уровня логического О КМДП элемента U°кмдп.




Статические свойства схемы ПУ наглядно отражаются ее передаточной характеристикой — зависимостью U_Bblx — f (U_BX).

На передаточной характеристике рассматриваемой схемы ПУ можно выделить три участка.

Если U_вх<е_об, то VTнаходится в режиме отсечки и1/_ви определяется.




Если U_BX> е_об ,то VTоткрыт и ток базы определяется пока VTработает в активном режиме.



Расчёт преобразователя уровней ТТЛ  КМПД проводится с использованием выражений:

а) Зависимость обратного тока от температуры окружающей среды: , где T – температура, при которой определяют ток ;

- значение тока , при некоторой исходной температуре , которое приводится в справочнике;

- температура удвоения, при которой ток

---

удваивается (для кремния );
б) Первое ограничение сверху, накладываемое на : ;

в) Второе ограничение сверху, накладываемое на : ,

где =1 мГц- заданная частота переключения; С_н=n*С_вх+С_м – емкость нагрузки; n=2;

С_вх= 11 пФ – входная ёмкость элемента К561ЛА7; С_м = 50 пФ – емкость монтажа.

г ) Ограничение, накладываемое на максимальным током коллектора используемого биполярного транзистора:

3.5 Выбор биполярного транзистора.

Для преобразователя уровней выбираем биполярный транзистор КТ361А.

3.6 Расчёт схемы преобразователя уровней в заданном температурном диапазоне и выбор номиналов резисторов.

Выбор номинала резистора .

Если на входе ПУ уровень логического "0" элемента K1533ЛA1: U_ВХ=U⁰_ТТЛ

= 0,4 В, то транзистор КТ503А, выполняющий в ПУ функции VT, находится в отсечке, т.к. U_ВХБЭ _НАС= 0,8 В. На выходе ПУ должен быть сформирован уровень логической «1» элемента К176ЛА7: U¹_КМДП ≥ 7,2 В.

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

,

где Е = 10 В – 0,5 В = 9,5 В – минимальное напряжение питания при допуске 5%

U¹_{КМДП =} U¹_{ВЫХ КМДП}= 7,2 В – уровень логической «1» на выходе элемента К561ЛА7.

n = 2 – нагрузочная способность

I¹_{вхкмдп,} I_ко - максимальные значения входного тока элемента К176ЛА7 и обратного тока коллектора транзистора КТ361А.

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 =1 мГц- заданная частота переключения; С_н=n*С_вх+С_м – емкость нагрузки; n=2;

С_вх= 11 пФ – входная ёмкость элемента К561ЛА7; 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 .

,
где Е = 10 В + 0,5 В = 10,5 В – максимальное напряжение питания при допуске 5%

U_{КЭ НАС} = 0,2 В – напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора КТ503А

n = 2 – нагрузочная способность

I_КМАХ =0,15 А – максимально допустимый ток транзистора КТ361А

I⁰_ВХКМДП - максимальные значения входного тока элемента К176ЛА7

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 КТ361А

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

= 0,1 А – максимально допустимый ток базы транзистора КТ361А

Подставив значения, получим ограничение снизу на величину :

;

Для определения ограничения сверху на величину потребуем, чтобы для выбранного транзистора КТ503А 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 КТ361А

=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%.

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 = 2; = 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 = 2; =0,2 В, = 5,7 кОм, = 0,3 мкА.

Подставив значения, получим:

.

Расчёт передаточной характеристики преобразователя уровней для номинальных параметров и .

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

Так как , то:

Заключение

В курсовом проекте разработан АЦП последовательного приближения с К572 ПВ1 на основе микросхем отечественного производства.

Произведены расчеты преобразователя уровней, его потребляемой мощности, построена передаточная характеристика.

Литература

1. 
   Волович Г.И. Схемотехника аналоговых и аналого-цифровых устройств.-М.: Додэка хх1, 2007.
   
2. 
   Интегральные микросхемы и их зарубежные аналоги. Справочник. Т.3,4,5.-М.: Радиософт, 2008.
   
3. 
   Микросхемы ЦАП и АЦП. Справочник+СД.-М.: Додэка хх1,2008.
   
4. 
   Миловзоров О.В. Электроника. Гриф МО РФ.-М.: Высшая школа, 2008.
   
5. 
   Наундорф У. Аналоговая электроника. Основы, расчет, моделирование.-М.: Техносфера,2008.
   
6. 
   Прянишников В.А. Электроника. Полный курс лекций. –СПб.: Корона принт, 2004.
   
7. 
   Титце У., Шенк К. Полупроводниковая схемотехника: В 2-х томах.-М.:Додэка хх1,2008.
   
8. 
   Ю.А. Мячин Справочник. 180 аналоговых микросхем.-М.:1993.
   

1   2

---

Смотрите также файлы

• Исследовательская работа Стресс в жизни школьников и как с ним справляться..docx

• Норматив1. 8 Установка пожарной автоцистерны (автонасоса) на пожарный водоем.docx

• Отчет по лабораторной работе 2 Движение с постоянным ускорением.docx

• Курсовой проект дисциплина Электрические машины Специальность 23. 05. 05 Системы обеспечения движения поездов.docx

• В. В. Волкова Субкультура и контркультура в современном обществе Данная статья.pdf