МОСКОВСКИЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТ

(ТУ)

Кафедра Электронные Приборы

Курсовой проект

ПО ДИСЦИПЛИНЕ:

«МИКРОПРОЦЕССОРЫ В ЭЛЕКТРОННЫХ УСТРОЙСТВАХ»

Выполнила

Студентка: Супрун Л.И.

Группы: Эр-01-06

Проверил

Преподаватель: Рябов Г. Ю.

Москва 2010

СОДЕРЖАНИЕ

ЗАДАНИЕ 3

3

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Структурное проектирование 9

1.1. Требования к проектируемой МПС 9

1.2. Выбор элементной базы проектируемой МПС 11

1.3. Алгоритм 14

Задание

Вариант № 13.

Разработать аппаратно-программные средства МПС, позволяющие реализовать процедуру снятия зависимости крутизны полевого транзистора от I_c.

ЗАДАНИЕ 3

3

ВВЕДЕНИЕ 4

1. Структурное проектирование 9

1.1. Требования к проектируемой мпс 9

1.2. Выбор элементной базы проектируемой МПС 11

1.3. Алгоритм 14

Введение

Крутизна есть дифференциальное отношение тока стока к напряжению затвор-сток при постоянном напряжении сток-исток[1]:

. (1)

Данный малосигнальный параметр является одним из важнейших параметров полевого транзистора. Применяемая чаще всего единица измерения – мА/В.Существует действующий государственный стандарт [2], устанавливающий метод измерения крутизны S на малом сигнале. (Сигнал считается малым, если при уменьшении его амплитуды в два раза, изменение параметра не выходит за пределы погрешности измерения). Один из способов, описанный в государственном стандарте, реализуется по схеме, представленной на рис.1.

Рис.1. Схема, реализующая возможность снятия крутизны полевого транзистора.

Крутизна, при использовании схемы рис.1, определяется по формуле (2)

, (2)

где I₂ – ток стока, регистрируемый измерителем тока A, при ключе в состоянии 2;

I₁ – ток стока, регистрируемый измерителем тока A, при ключе состоянии 1;

U_З – приращение напряжения затвор-исток.

В соответствии с ГОСТ, точность определения величины U_З должно быть такой, чтобы погрешность измерения не превышала установленного значения, вычисляемого по формуле (3):

, (3)

где S_x – значение измеряемой крутизны,

S_пред – конечное значение установленного предела измерения.

На рис.2 представлена схема, аналогичная схеме рис.1, которая позволяет получить зависимость крутизны характеристики S от тока стока I_c. Емкости С2 и С1 не показаны так как будем считать источники напряжений уже имеют в своем составе оптимальные емкости на выходе.

Рис.2. Схема, реализующая возможность снятия крутизны полевого транзистора с цифровым интерфейсом.

В данной схеме (в сравнении со схемой рис.1) в цепи затвор-исток два источника напряжения заменены на один управляемый источник напряжения – цифроаналоговый преобразователь (ЦАП). Предполагается, что изменение напряжения на U_З при переключении ключа в схеме рис.1 эквивалентно управляемому изменению напряжения на величину равную U_З в схеме рис.2. Следует так же отметить, что сопротивление R меньше сопротивления канала в открытом состоянии, так что вносит не существенную погрешность.

Процедура построения зависимости крутизны характеристики S от тока стока I_c cводиться к снятию передаточной характеристики I_c(U_ЗИ) для определенного напряжения сток-исток U_СИ с последующим ее численным дифференцированием. Другими словами проектируемое устройство должно подавать напряжение на затвор-исток аналогичное генератору линейно-изменяющегося напряжения и регистрировать значение тока стока в соответствии каждому шагу напряжения U_ЗИ (рис.3). Затем, каждому значению тока стока I_c вычисляется соответствующее значение крутизны S.

Рис.3. Иллюстрация снятия передаточной характеристики полевого транзистора.

Постоянный шаг напряжения U_ЗИ позволит сэкономить память проектируемого устройства, поскольку в этом случае напряжение U_ЗИ можно вычислить аналитически, исходя из порядкового номера значения тока стока.

Рис.4. Иллюстрация численного вычисления значения крутизны характеристики.

При вычислении значения крутизны, выбор значения приращения напряжения U_З пропорционально числу 2^N , упростит процедуру деления (деление на число 2^N эквивалентно сдвигу право на N ячеек).

Выбор слишком маленького значения ведет к погрешности измерения крутизны, так как точность изменения тока стока всегда ограничена точностью оборудования (его стоимостью) и флуктуациями самого тока стока.

Выбор слишком большого значения U_З ведет к вносимой погрешности определения значения крутизны (рис.5), связанной с понятием дифференцирования.

Рис.5. Пример увеличения погрешность при увеличении UЗ.

Из формулы (1) следует, что крутизна пропорциональна тангенсу угла наклона касательной в точке. На рис.5 видно, что выбор большего значения U_З ведет к увеличению погрешности.

Данное обстоятельство подтверждает моделирование в программе EWB 5.12 передаточной характеристики и численный расчет зависимости крутизны и погрешности от тока стока в программе MathCad 14 для транзистора zetex 2N7000 (рис.6).

Рис.6. Выявление зависимости погрешности от выбора значения UЗ