Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Микроэлектроника. Лабораторный практикум
.pdf
3 дБ сравнительно с его значением на низких частотах. Этот параметр
Q
RC
RC
характеризует частотные свойства транзисторов. Конкретные его значения для разных типов транзисторов приводятся в справочниках.
В зависимости от способа запуска различаются триггеры RSтипа, когда входные импульсы поочередно подаются на два входа,
и Т-типа – с одним входом, подключенным так, что с приходом каждого пускового импульса происходит очередное переключение триггера. Такой триггер может выполнять функцию как RS-, так и Ттриггера, в зависимости от параметров входной цепи.
Длительность фронта и среза импульса на выходах Q и
от значений R
кому)
1;0
τ≈
0;1
τ≈
2,3
и С: для фронта (перепада от низкого уровня к высо-
к
; среза (перепада от высокого уровня к низкому)
к
.
к
зависит
Симметричный транзисторный триггер
с коллекторно-базовыми связями и автоматическим
смещением
Схема
, представленная на рис. 4.12, следующая: исключен внеш-
ний источник напряжения смещения –U
ем R
конденсатор С
б1
= R
= Rб подключены к общей шине; добавлены резистор Rэ и
б2
.
э
;
резисторы с сопротивлени-
б
Рис. 4.12. Симметричный транзисторный триггер
с коллекторно-базовыми связями и автоматическим смещением
71
Вместо внешнего источника напряжения смещения (–U
UR
RR
h
.
U
используется падение напряжения на резисторе R
за счет протекаю-
э
) здесь
б
щего тока открытого транзистора. Назначение шунтирующего конденсатора С
(обычно емкостью до 5 пФ) – не допустить броска тока
э
и напряжения при переключениях транзисторов, особенно если они
различаются по параметрам.
Вследствие изменений в схеме для обеспечения устойчивого со-
стояния необходимо соблюдать следующие условия:
Условие запирания одного транзистора (VT1):
1.
э
IR
кб
0
≤
эк
n
,
+
где U
– напряжение запирания транзистора.
n
Условие насыщения другого транзистора (VT2):
I
I
б
.нас
к.нас
≥
.
21э
Триггер по схеме с автоматическим смещением действует точно
так же, как и триггер с внешним смещением. Симметричный транзисторный триггер с автоматическим смещением имеет следующие соотношения компонентов:
R
к1
= Rк; R
к2
С
= С2 = С = (100…300) пФ;
1
= R
б1
б2
RI=
э
к
С
= 1…5 пФ.
э
= Rб; R1 = R2 = R;
э
;
нас
= R
Этот триггер может быть использован как асинхронный RS-
триггер и как Т-триггер. Вид триггера определяется исполнением
входной цепи.
4.3. Порядок проведения работы
Построить эквивалентную схему транзисторного ключа с моделью $GENERIC_N, в качестве сопротивлений взять сопротивление с
именем VALUE=. Собрать схему, показанную на рисунке в соответствии с вариантом из табл. 4.1.
72
Таблица 4.1
Q
Исходные параметры резисторов и конденсаторов
,
Тип транзистора
С
Вариант R
1 0,85 4 1,5 100 1,00 p-n-p (рис. 4.11)
2 0,86 3,8 1,6 115 1,25 n-p-n (рис. 4.11)
3 0,87 3,6 1,7 130 1,50 p-n-p (рис. 4.12)
4 0,88 3,4 1,8 145 1,75 n-p-n (рис. 4.12)
5 0,89 3,2 1,9 160 2,00 p-n-p (рис. 4.11)
6 0,9 3 2 175 2,25 n-p-n (рис. 4.11)
7 0,91 2,8 2,1 190 2,50 p-n-p (рис. 4.12)
8 0,92 2,6 2,2 205 2,75 n-p-n (рис. 4.12)
9 0,93 2,4 2,3 220 3,00 p-n-p (рис. 4.11)
10 0,94 2,2 2,4 235 3,25 n-p-n (рис. 4.11)
11 0,95 2 2,5 250 3,50 p-n-p (рис. 4.12)
12 0,96 1,8 2,6 265 3,75 n-p-n (рис. 4.12)
13 0,97 1,6 2,7 280 4,00 p-n-p (рис. 4.11)
14 0,98 1,4 2,8 295 4,25 n-p-n (рис. 4.11)
15 0,99 1,2 2,9 310 4,50 p-n-p (рис. 4.12)
16 1 1 3 325 4,75 p-n-p (рис. 4.12)
, кОм Rк, кОм R, кОм С1 = С2 = С, пФ
б
нФ
э
(№ рис.)
Отобразить номера узлов загруженной схемы, выполнив команду
Options/View/Node Numbers (
или нажав пиктограмму на панели
инструментов). Включить показ токов, протекающих в схеме, нажав
на кнопку .
Задание
Выполнить
анализ переходных процессов TRANSIENT Analysis,
анализ по переменному току AC analysis и по постоянному току DC
analysis:
построить временные диаграммы тока и напряжения;
1)
определить длительность фронта и среза импульса на выходах
2)
и
Q
схемы.
4.4. Требования к отчету
Отчет должен содержать:
графики переходных процессов триггера;
–
табл. 4.2 истинности RS-триггера.
–
73
Таблица 4.2
Истинности RS-триггера
R S Q(t) Q(t + 1) Примечания
0 0
0 0
0 1
0 1
1 0
1 0
1 1 R = S = 1 запрещенная комбинация
Режим хранения информации R = S = 0
Режим установки единицы S = 1
Режим записи нуля R = 1
Библиографический список
1. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие
для вузов. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2004.
Щука А.А. Электроника: Учеб. пособие для вузов. − СПб.: БХВ-
2.
Петербург, 2005.
Контрольные вопросы
1. Опишите основные разновидности интегральных триггеров. В
чем их основные назначения?
Принцип работы бистабильной ячейки.
2.
Принцип работы RS-триггера.
3.
Изобразите схему RS-триггера на элементах «ИЛИ».
4.
Принцип работы D-триггера.
5.
Принцип работы T-триггера.
6.
Принцип работы JK-триггера. Почему JK-триггеры считаются
7.
универсальными?
Схема и принцип работы цифровых счетчиков на основе циф-
8.
ровых триггеров.
В чем основной недостаток T-, D-, RS-триггеров?
9.
Принцип работы триггера Шмитта.
10.
Принцип работы суммирующих устройств параллельного типа
11.
на основе цифровых триггеров.
Объясните устройство и принцип работы ячейки памяти дина-
12.
мического ОЗУ.
Объясните преимущества и недостатки схем динамической
13.
памяти по сравнению со схемами статических ОЗУ.
Объясните, почему временные диаграммы работы JK-триггера
14.
совпадают с диаграммами RS- и T-триггера?
Как осуществляется установка состояния триггера? Сущест-
15.
вуют ли ограничения на комбинации сигналов установки?
74
Список сокращений
АЛУ – арифметическо-логическое устройство
АЧХ – амплитудно-частотная характеристика
ВЧ – высокие частоты
ДНФ – дизъюнктивно-нормальная форма записи логических вы-
ражений (логическая сумма логических произведений)
ИИВЭП – импульсный источник вторичного электропитания
ИМС – интегральная микросхема
КМОП – комплиментарная логика на структуре металл – оксид –
полупроводник
КНФ – конъюнктивно-нормальная форма записи логических вы-
ражений (логическое произведение логических сумм)
ЛАЧХ – амлитудно-частотная характеристика с логарифмиче-
ским масштабом по двум осям: оси частот и оси амплитуд
НЧ – низкие частоты
ОУ – операционный усилитель
ПЛМ – программируемая логическая матрица
ТТЛ – транзисторно-транзисторная логика
УГО – условное графическое обозначение
ФВЧ – фильтр верхних частот
ФК – фазовый корректор
ФНЧ – фильтр нижних частот
ФПЗ – фильтр полосно-заграждающий
ФПП – фильтр полосно-пропускающий
ФЧХ – фазочастотная характеристика
ШИМ – широтно-импульсный модулятор
ЭДС – электродвижущая сила
ЭСЛ – эмиттерно-связанная логика
АС – переменный ток
BJT – биполярный транзистор (Bipolar Junction Transistor)
CM – Current Mode, управление относительной длительностью
проводящего состояния силового ключа в ИИВЭП с местной обратной связью по току силового ключа
GaAsFET – полевой транзистор с управляющим p-n переходом на
основе арсенида галлия
DC – постоянный ток
DFF – синхронный D-триггер, переключающийся по фронту син-
хроимпульса
75
DLTCH – синхронный D-триггер, управляемый уровнем синхро-
импульса
JFET – полевой транзистор с управляющим p-n-переходом (Junc-
tion Field Effect Transistor)
JKFF – JK-триггер, переключающийся по срезу синхроимульса
MFB – многопетлевая обратная связь
MOSFET – полевой транзистор со структурой металл – оксид –
полупроводник (Metall-Oxide-Semiconductor Field Effect Transistor)
PLA – программируемая логическая матрица
RLC – звено 2-го порядка на основе соединения резистора, кон-
денсатора и катушки индуктивности
PID – пропорционально интегрирующее дифференцирующее звено
SRFF – синхронный RS-триггер, управляемый уровнем синхро-
импульса
VM – Voltage Mode, управление относительной длительностью
проводящего состояния силового ключа в ИИВЭП
Библиографический список
1. Амелина М.А., Амелин С.А. Программа схемотехнического мо-
делирования Micro-Cap 8. – М.: Горячая линия – Телеком, 2007
Загидуллин Р.Ш., Карутин С.Н. Системотехническое моделиро-
2.
вание устройств обработки сигналов: Учеб. пособие для вузов. – М.:
Горячая линия – Телеком, 2005.
Игумнов Д.В. Королев В.Г., Громов И.С. Основы микроэлектро-
3.
ники. – М.: Высш. школа, 1991.
Игумнов Д.В., Костюнина Г.П. Основы полупроводниковой
4.
электроники: Учеб. пособие – М.: Горячая линия – Телеком, 2005.
Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифро-
5.
вая электроника. Полный курс:/ Учеб. пособие для вузов. – М.: Горячая линия – Телеком, 2008.
Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учеб. пособие
6.
для вузов. – М.: Лаборатория базовых знаний, 2004.
Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: Учеб. пособие
7.
для вузов. – М.: Мир: Бином, 2009.
Щука А.А. Электроника: Учеб. пособие для вузов. − СПб.: БХВ-
8.
Петербург, 2005
76
Учебное издание
Орлова Марина Николаевна
Борзых Ирина Вячеславовна
МИКРОЭЛЕКТРОНИКА
Лабораторный практикум
Редактор И.Е. Оратовская
Компьютерная верстка А.В. Калинкиной
Подписано в печать 20.01.10 Бумага офсетная
Формат 60 × 90 1/
Рег. № 082 Тираж 270 экз. Заказ 2518
Национальный исследовательский
технологический университет «МИСиС»,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Издательский Дом МИСиС,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Отпечатано в типографии Издательского Дома МИСиС,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
16
Печать офсетная Уч.-изд. л. 4,81
77
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]