Программа работы

На рисунке 2.19 приведена принципиальная электрическая схема лабораторного макета для исследования электронных ключей, построенных на основе биполярных транзисторов.

1. Снять передаточную характеристику транзисторного ключа =f () при двух значениях = 430; 910 Ом. По характеристике рассчитывать величины , К.

2. Исследовать переходные процессы в транзисторном ключе. Зарисовать временные диаграммы на входе и выходе ключа при = 910 Ом, S =2-4, = 0. На вход ключа подать импульсы положительной полярности с = 15 мкс. Снять зависимости , , от амплитуды импульсов при двух значениях .

3. Исследовать влияние ускоряющей емкости на скорость переходных процессов, зарисовать сравнительные временные диаграммы на выходе ключа с ускоряющей емкостью и без ускоряющей емкости. Сравнить соответствую­щие значения , , .

4. Исследовать работу ТТЛ элемента 2И-НЕ. Построить таблицу истин­ности элемента. Измерить выходные логические уровни и .

5. Снять передаточную характеристику ненагруженного и нагруженного элемента. Определить величину .

6. И

   

   Рисунок 2.18

   змерить в соответствии со схемой рис.18 среднее время задержки распространения логического элемента. На вход измерительной схемы подать от генератора Г5-54 положительный импульс с = 1 мкс с частотой f = 100 кГц и U < 4 В. С помощью осциллографа, установлен­ного в режим внешней синхронизации, измерить длительность выходного импуль­са. Время задержки рассчитать по формуле /К.

Контрольные вопросы к лабораторной работе №2

1. Изобразить устойчивые состояния ключа на основе биполярного транзистора на входных и выходных вольтамперных характеристиках.

2. Пояснить методику расчета переходных процессов в ключе на основе биполярного транзистора методом «заряда в базе».

3. Способы повышения быстродействия электронных ключей на основе биполярных транзисторов.

4. Элемент ТТЛ с простым инвертором. Работа. Недостатки схемы.

5. Элемент ТТЛ со сложным инвертором. Работа. Основные эксплуатационные параметры.

6. Элементы ТТЛШ. Назначение элементов схемы. Основные эксплуатационные параметры.

7. Таблицы истинности. Составление СДНФ и СКНФ. Составление схемы комбинационного логического устройства.

8. Понятие логического базиса. Минимизация логических выражений. Карты Карно.

Лабораторная работа №3

ИССЛЕДОВАНИЕ КЛЮЧЕЙ И ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМ

НА ПОЛЕВЫХ-ТРАНЗИСТОРАХ

Краткие теоретические сведения

В радиоэлектронной аппаратуре нашли применение дискретные полевые транзисторы и интегральные микросхемы (ИМС), использующие полевые струк­туры в качестве активных элементов. Широкому применению полевых транзисторов способствует малая собственная инерционность, поскольку токи в них пере­носятся только основными носителями. Поэтому у них не наблюдаются такие ха­рактерные для биполярных транзисторов эффекты, как накопление и рассасывание неосновных носителей, которые уменьшают скорость переключения. При создании интегральных микросхем применяются полевые транзисторы с изолиро­ванным затвором. В таких транзисторах в чистом или слаболегированном крем­нии (подложка) диффузией созданы слаболегированные области противополож­ного по сравнению с подложкой типа проводимости - области стока и истока. Ме­таллический электрод затвора изолирован от подложки слоем диэлектрика толщи­ной 0,15-0,3 мкм. При применении диэлектриков на основе окислов кремния тран­зисторы принято называть МОП-транзисторами (металл-окисел-полупроводник). При использовании двухслойных диэлектриков на основе окисла кремния и нит­рида кремния или иных слоистых диэлектриков транзисторы называют МДП-транзисторами (металл-диэлектрик-полупроводник). В зависимости от типа про­водимости канала и наличия или отсутствия проводящего канала при нулевом на­пряжении на затворе МДП-транзисторы разделяются на два типа: с индуцирован­ным и встроенным канатами. При построении ИМС применяются полевые тран­зисторы с индуцированным каналом р- и n-типа, условные обозначения которых приведены на рис. 3.1 (з - затвор; с - сток; п - подложка; и - исток), на рис.3.2 - проходные характеристики, а рис.3.3 -выходные характеристики. Более высокая подвижность электронов по сравнению с дырками приводит к тому, что скорость переключения n-канальных МДП-транзисторов во много раз выше, чем р-канальных. При напряжении < ток стока практически равен нулю (рис.2).

П

Рисунок 3.1

ороговое напряжение равно для транзисторов с каналом n-типа и - с каналом р-типа. На выходной характеристике полевого транзистора с индуциро­ванным каналом (рис.3) можно выделить линейный участок и участок насыщения. Границей линейного участка и участка насыщения является геометрическое место точек = . На линейном участке ток стока растет с увеличением на­пряжения :

= S[( ) /2],

где S - крутизна транзистора, определяемая как S = d / d при = const.

Рисунок 3.3

Рисунок 3.2

Обычно для дискретных транзисторов S не превосходит 10 мА/В, а для МДП-транзисторов в интегральных схемах - 0,5 мА/В. Крутизна наклона линейного участка / пропорциональна разности . На участке насыщения ток имеет при заданном напряжении посто­янное значение:

= S( )/2.