Студентам > Курсовые > Разработки функциональной схемы и определение ее быстродействия
Разработки функциональной схемы и определение ее быстродействияСтраница: 1/11
С О Д Е Р Ж А Н И Е
1. Техническое
задание...................................2
1.1 Исходные
данные.......................................3
2. Основные принципы работы элементов серии
500..........4
2.1.Отличительные особенности элементов ЭСЛ
типа..........4
2.2.Описание базового
элемента............................4
2.3.Принцип работы базового
элемента......................4
3. Расчет статических и динамических
параметров..........6
3.1.Расчет статических параметров
........................6
3.2.Расчет динамических параметров
......................12
4. Разработка функциональной схемы сумматора (по
модулю
2) на 13 входов
4.1.Реализация функциональной схемы на
элементах
серии
500.............................................A
4.2.Определение и расчет параметров
схемы................
4.2.1. Определение задержки переключения на
отрицатель-
ном и положительном
фронтах.......................
4.2.2. Определение длительности
сигнала..................
4.2.3. Определение средней задержки
распростронения
входного
сигнала..................................
4.2.4. Определение работы
переключения...................
4.2.5. Таблица динамических
параметров...................22
5.
Выводы................................................22
Приложение
1.............................................
Приложение
2.............................................
- 2 -
1. ТЕХНИЧЕСКОЕ ЗАДАНИЕ:
1.Разработать функцианальную схему и
определить её быстродей-
ствие.
2.Выполнить проектирование и провести расчет
статического и пе-
реходного режима работы базового элемента ЭСЛ типа.
Описать принцип
работы элемента в статическом и переходном режимах,
переключения и их
особенностях.
3.Выбрать и расчитать параметры схемы базового
элементав стати-
ческом режиме Rо, Rнагр, Rк1, Rк2, уровни и
амплитуды выходного сиг-
нала, суммарную мощность на ЭСЛ схеме.
4.Расчитать и построить входную характеристику
I =f(Uвх), пере-
даточную характеристику Uвых =f(Uвх) для прямого и
инверсного выхода.
5.Рассчитать и построить переходную
характеристику при включении
двух значений емкости нагрузки 1-Сн=0 и Сн = пФ
(Uвых=f(t)) для по-
ложительного и отрицательного фронтов сигнала на
прямом и инверсном
выходе.
6.Определить по переходным характеристикам и
расчитать параметры
схемы задержка переключения на отрицательном и
положительном фронтах,
длительность сигнала, среднюю задержку распространения
входного сиг-
нала, работу переключения (энергию).Все значения
свести в таблицу.
- 3 -
1.1 ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ.
1. Мощность токового переключателя:Р0= мВт.
2. Еп1=-5.0 В ; Еп2=-2.0 В ; Еп0= 0 В.
Нестабильность Еп1 и Еп2 : +-10%
Еоп=-1,2 В
3. Амплитуда выходного сигнала : 0,8 В
Uв=-0,8 В
Uн=-1,6 В
4. Сопротивление нагрузки :
Rн= 100 Ом
Rн= 1000 Ом
5. Емкость нагрузки :
Сн1= 0 пФ
Сн2= пФ
6. Параметры транзистора :
Bo = 100
7. Предельная частота транзистора :
fт= 1,6 ГГц
tпр = 0,1 нс
8. Емкость коллектора:
Ск= 0,5 пФ
9. Падение напряжения :
Uбэо= 0,8 В
- 4 -
2. ОСНОВНЫЕ ПРИНЦИПЫ РАБОТЫ ЭЛЕМЕНТОВ СЕРИИ
500.
Серия 500 является системой быстродействующих
логических запоми-
нающих и специальных элементов ЭСЛ-типа.
Интегральные микросхемы серии 500 предназначены
для применения в
технических средствах и используются для построения
быстродействующих
устройств (процессоры,каналы,устройства
управления оперативными и
внешними ЗУ и т.п.) Единой Системой ЭВМ.
2.1. ОТЛИЧИТЕЛЬНЫЕ ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕМЕНТОВ ЭСЛ
ТИПА.
ИМС серии 500 обладают рядом положительных
качеств, которые
обеспечивают их оптимальное использование в
быстродействующей цифро-
вой аппаратуре:
1) высоким быстродействием;
2) широкими логическими возможностями;
3) постоянством потребления мощности при
повышении частоты;
4) большой нагрузочной способностью;
5) постоянством тока потребления от источника
основного
напряжения;
6) малой критичностью динамических параметров к
технологии
производства;
7) хорошим соотношением фронта сигнала к его
задержке;
8) высокой стабильностью динамических
параметров в диапазоне
рабочих температур и при изменении
напряжения электропитания;
2.2 ОПИСАНИЕ БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТА
На рисунке 1.1 приведена принципиальная
электрическая схема ба-
зового элемента ЭСЛ-типа с напряжением питания
Еп1=-5.0 В, с источни-
ком опорного напряжения Еоп =-1,2 В и
вспомогательным Еп2 =-2.0 В. По
выходу У1 реализуется функция "И-НЕ"
(инверсный выход), по выходу У2
реализуется функция "И" (прямой выход).
Схема элемента состоит из то-
кового переключателя,содержащего две ветви: первая
ветвь на транзис-
торах Т1,Т2; вторая - на транзисторе Т3. Мощность
токового переключа-
теля равняется 10 мВт.
Логические уровни "0" и "1"
- 0,8 и 1,6 В соответственно.
2.3. ПРИНЦИП РАБОТЫ БАЗОВОГО ЭЛЕМЕНТА
Случай 1: На все входы элемента одновременно
подаются сигналы
соответствующие логической единице, транзисторы Т1 и
Т2 закрываются,
а транзистор Т3 открывается, так как напряжение на
его базе выше, чем
на базах транзисторов Т1,Т2, и через него проходит
ток, задаваемый
сопротивлением Rо. Этот ток, уменьшенный на значение
тока базы тран-
зистора Т3, создает на сопротивлении Rк2 падение
напряжения,равное
-0,8 В. С учетом падения напряжения на переходе
база-эмитер транзис-
торов эмитерных повторителей Uбэо=-0,8 В получим
на прямом выходе
-1.6 В, а на инверсном выходе - 0,8 В .
Случай 2: На один вход элемента, например вход
1, подается сиг-
нал, соответствующий логическому нулю, транзистор
Т1 открывается, а
транзистор Т3 закрывается. В этом случае на прямом
выходе У2 уровень
напряжения будет -0,8 В, а на инверсном -1,6 В.
- 5 -
ОПИСАНИЕ СТАТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Транзисторы элемента работают в диапазоне от
-1,3В до -0,3В. В
активной области меньше -1,3 В транзисторы работают
в отсечке, выше
-0,3 В входят в режим насыщения.Транзисторы
работают в ненасыщенном
режиме, благодаря чему из задержек переключения
исключается рассасы-
вание заряда в транзисторе, увеличивается скорость
переключения из
одного логического состояния в другое. Порог
переключения элемента
составляет -1,2 В. Выходные эмиттерные повторители
обеспечивают малое
выходное сопротивление микросхемы, что удобно при
согласовании эле-
ментов в процессе построения многокаскадных схем.
Сопротивление Rк1 =
365 Ом выбрано меньше сопротивления Rк2 = 416 Ом
из-за разницы напря-
жений на базах в токовом переключателе, так на
базах транзисторов
Т1,Т2 напряжение -0,8 В а на базе Т3 постоянно -1,2
В. Если допустить
изменение сопротивления Rк1 в большую сторону, то
увеличится напряже-
ние на базе соответствующего эмиттерного повторителя
и он призакроет-
ся,и если транзистор Т1 или Т2 открыты,то
увеличится напряжение на
инверсном выходе. (В этом и последнем предложении
напряжение рассмат-
ривается как разность потенциалов).
В случае изменения сопротивления Rк2 - ситуация
аналогична, из-
менение сопротивления Rо в большую сторону приводит
к уменьшению то-
ка,протекающего по открытому транзистору,и
уменьшению напряжения на
базе эмиттерного повторителя, соответственно
уменьшается выходное
напряжение.
ОПИСАНИЕ ДИНАМИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
Динамические параметры базового элемента
зависят от сопротивле-
ния и емкости нагрузки. При емкости нагрузки, равной
нулю, и увеличе-
нии сопротивления нагрузки,время фронта нарастания и
спада сигнала, а
также время переключения элемента - уменьшается. Это
происходит из-за
того, что уменьшается входная емкость и вместе с ней
время переходно-
го процесса. Но при емкости нагрузки, отличной от
нуля, характер пе-
реходных процессов изменяется. Время фронта
Uвых(t+) при увеличении
сопротивления нагрузки продолжает немного
уменьшаться, а время фронта
и время переключения Uвых(t-) начинает рости, и
колебательный процесс
на выходе Uвых(t+) становится более выраженным. Для
уравнивания вре-
мени переключения с "1" в "0" и
с "0" в "1", а также для уменьшения
бросков напряжения на Uвых(t+) при переходных
процессах выбирается
| 
Главная
Документация
Файлы
Информация
