3. Расчет основных узлов ацп с двойным интегрированием

3.1 Расчёт транзисторного ключа

Следующим узлом АЦП является транзисторный ключ подачи напряжений -UОП и + UВХ.

Для начала расчёта параметров транзисторного ключа необходимо задать условия несоблюдение которых делает реализацию схемы невозможной

В режиме насыщения ток коллектора не должен превышать максимально возможный.

1) Величины сопротивлений должны быть таковыми, чтобы обеспечивать

не менее 0,6 В между базой и эмиттером, когда на выходе триггера Т2 логическая 1,и не более 0, 2 В - когда логический 0 для транзисторов VТ1-VТ3 (и наоборот для VТ4).

Нагрузкой ключа является входная цепь интегратора задавшись что напряжение на входе интегратора + UВХ = +5 В. Транзистор VT3 в режиме насыщения, а VT4 в отсечке. В качестве VT2 и VT4 выбираем транзисторы типа КТ345В, в качестве VT1 типа КТ315В и VT3 типа КТ315Г. В режиме насыщения у транзистора VT3 типа n-p-n Uкэ нас = 0, 1 В; Uбэ нас = 1, 2 В необходимо, создать на базе VT3 потенциал + 6,2 В.

Рис.4 Схема электронного ключа.

Данный транзистор включён в схеме с ОК. Данный транзистор по условию схемы должен выдавать напряжение на эмиттере такое же, как и на коллекторе. Следовательно основной ток будет через коллекторный переход смещенный в прямом направлении, и совсем небольшой ток через эмиттерный переход, равный току Iк0 = 1 мА транзистора VT4 находящегося в отсечке. Пренебрегая этим током и взяв из справочника h 11 ок = 20 записываем:

Ток коллектора VT2 не должен превышать Iк max = 200 мА. Исходя из этого находим величину R5 и запишем выражение для тока I5: Откуда по закону Ома находим:

По ГОСТ выбираем 150 Ом.

Найдя из таблицы для VT2 h 21оэ = 70 находим, что базовый ток транзистора равен:

Ток эмиттера VT2 по закону Кирхгофа:

В режиме насыщения падение напряжения между эмиттером и коллектором транзистора VT2 Uкэ нас = 0, 2 В, а между эмиттером и базой Uбэ нас = 1 В. Следовательно потенциал на базе VT2 (при условии прямого смещения p-n-p транзистора) φБ=6,4-1=5,4В, а на эмиттере φЭ=6,2+0,2=6,4В. Находим сопротивление резистора R4:

По ГОСТ выбираем 620 Ом.

Коллекторный ток транзистора VT1 не должен превышать Iк max = 100 мА, этот же ток проходит через резистор R2. Находим ток I3 и сопротивление смещения R3:

По ГОСТ выбираем 100 Ом.

Находим ток базы VT1, взяв из справочника значение h 21оэ = 50:

В режиме насыщения падение напряжения между эмиттером и коллектором транзистора VT1 Uкэ нас = 0, 4 В, а между эмиттером и базой Uбэ нас = 1,1 В. Следовательно потенциал на базе VT2 (при условии прямого смещения p-n-p транзистора) φБ=0+1,1=1,1В, а на эмиттере φЭ=0+0,4=0,4В.Откуда находим сопротивление R2:

По ГОСТ выбираем 51 Ом.

Сопротивление резистора R1:

где 2,4 В минимальный уровень напряжения логической 1 на выходе триггера Т2 ТТЛ микросхемы. При уровне напряжения логического 0 около 0В через транзистор VT1 находящийся в режиме отсеки будет протекать ток Iк0 = 1 мА, вызывая падение на базе VT2:

А так как VT2 тоже в отсечке и ток через него Iк0 = 1 мА, то падение напряжения на эмиттере:

Падение напряжения эмиттерном переходе составляет:

Напряжение на эмиттере меньше напряжения на базе, что для кремниевого p-n-p транзистора является режимом отсечки в схеме с ОЭ. Ток через VT1 вызывает падение напряжения на R5, которое составляет:

Это приведет к отсечке VT3 и открытию VT4, на выходе появится потенциал -8В.