Программирование и комп-ры

Проектирование заторможенного мультивибратора

                             ЗАДАНИЕ


                          ВАРИАНТ № 6 (16)


                       ПРОЕКТИРОВАНИЕ АВТОМАТИЧЕСКОГО
                               УСТРОЙСТВА   №1



    Спроектировать на базе интегральных логических  элементов  (далее  ИЛЭ)
серии К155 заторможенный мультивибратор,  автоколебательный  мультивибратор,
электронный    ключ   на   базе   высокочастотного    транзистора,   выбрать
управляющий    триггер  серии  К155  и  двоичный  счетчик   на    триггерах,
комбинационные  схемы   на   базе  ИЛЭ  серии   К155.


|Автоколебательный       |Заторможенный     |Счётчик           |
|мультивибратор          |мультивибратор    |                  |
|TU2,   |UПФ/UЗФ  |Т    | tU2   |UПФ/UЗФ   |K                 |
|мкс.   |         |     |мкс.   |          |кол - во импульсов|
|   6   |  0.79   |12   |1      |0.79      |60                |

|                                                               |
|Электронный     ключ     на     транзисторе                    |
|         |         |         |         |         |         |
|t[pic],  |U[pic],  |E[pic]000|t,       |t[pic],  |C[pic]   |
|не  менее|В        |00[pic][p|град.    |мкс.     |ключа    |
|         |         |ic]      |max      |         |пФ       |
|мкс.     |         |В        |         |         |         |
|         |         |         |         |         |         |
|384      |5        |1,5      |60       |3        |10       |


      tU1 — длительность выходных импульсов мультивибратора.
      UПФ — напряжение переднего фронта импульса._
      UЗФ — напряжение заднего фронта импульса.
      tU2 — длительность выходного импульса заторможенного мультивибратора.
      К — коэффициент пересчёта счётчика.
      t[pic]---длительность  импульса  на  выходе  ключа.
      U[pic]— амплитуда  выходного  импульса.
      E[pic] — напряжение  базового  смещения.
      t град max---максимальная  температура  окружающей  среды.
      t[pic]---фронт  выходного  импульса.
      C[pic]---ёмкость  нагрузки  ключа.
Uо.выпр.  -  номинальное  выпрямленное   напряжение   выпрямителя   (входное
напряжение стабилизатора);
Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max
Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;
amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;
amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;
Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;
Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения  на  выходе  сглаживающего  фильтра
должен быть в 10 раз меньше.



[pic]



   В структурную схему входят следующие функциональные блоки:
1- заторможенный мультивибратор ЗМ;
2- RS-триггер;
3- электронный ключ на биполярном транзисторе;
4- схема сопряжения ключа  со  схемой  включения  стабилизатора  постоянного
   напряжения;
5- понижающий трансформатор;
6- выпрямитель;
7- сглаживающий фильтр;
8-  стабилизатор  компенсационного  типа  для   питания   автоколебательного
   мультивибратора;
9- автоколебательный мультивибратор  на  интегральных  логических  элементах
   (ИЛЭ);
10- двоичный суммирующий счетчик;
11-  комбинационная  схема  КС1,  определяющая  какое  количество  импульсов
   должен подсчитать двоичный счетчик;
12- комбинационная схема КС2, управляющая передачей содержимого счетчика  на
   выходную шину данных BD;
13- стабилизатор компенсационного типа для питания остальных  цифровых  схем
   устройства.
Принцип  действия .

   Автоматическое устройство 3 после включения должно сформировать  питающие
схемы напряжение  и  под  управлением  запускающего  импульса  сгенерировать
последовательность  прямоугольных   импульсов   в   заданными   параметрами.
Количество  импульсов  задается  параметром  К  счетчика.  Результат  работы
устройства  может  быть  выведен  на  схему  индикации  или  на   какое-либо
исполнительное устройство через шину данных BD.
   Устройство работает  следующим  образом.  При  включении  автоматического
устройства  напряжение  сети  ~220  B   подается   на   силовой   понижающий
трансформатор 5, выпрямляется выпрямителем  6,  сглаживается  фильтром  7  и
подает на вход стабилизатора мультивибратора 8  и  стабилизатора  напряжения
для  питания  всех  цифровых  микросхем  устройства  (блок  13).  Напряжение
питания подается на все  блоки  схемы,  кроме  мультивибратора.  Запускающий
импульс переводит RS-триггер  управления  2  в  нулевое  состояние  и  гасит
суммирующий  двоичный  счетчик  10  сигналом  R  и  запускает  заторможенный
мультивибратор 1. Выходной сигнал RS-триггера открывает электронный  ключ  3
на  выходе  которого  появляется  выходное  напряжение  равное   нулю.   Это
напряжение с помощью устройства  сопряжения  4  формирует  сигнал  включения
стабилизатора  мультивибратора   8.   Автоколебательный   мультивибратор   9
начинает   генерировать   последовательность   прямоугольных   импульсов   с
заданными   параметрами,   которые   подсчитываются   суммирующим   двоичным
счетчиком 10. Двоичный код счетчика анализируется комбинационной схемой  КС1
(блок  11),  и  как  только  этот  код  станет  равным  заданному  числу  К,
вырабатывается единичный управляющий сигнал, который переключает  RS-триггер
в нулевое состояние. При этом  ключ  закрывается,  устройство  сопряжения  4
формирует напряжение +2В, которое  отключает  стабилизатор  напряжения  8  и
мультивибратор, счетчик  фиксируется  в  последнем  состоянии,  а  результат
счета через комбинационную схему КС2 (блок 12) выводятся на шину данных  BD.
В таком состоянии автоматическое  устройство  будет  находиться  до  прихода
следующего запускающего  импульса.
Uо.выпр.  -  номинальное  выпрямленное   напряжение   выпрямителя   (входное
напряжение стабилизатора);
Iо.max.выпр.- максимальный ток выпрямителя;max
Iо.min.выпр.- минимальный ток выпрямителя;
amin- относительное отклонение напряжения в сторону понижения;
amax- относительное отклонение напряжения в сторону повышения;
Kп.выпр- коэффициент пульсации напряжения на выходе выпрямителя;
Kп.ф. - коэффициент пульсации напряжения  на  выходе  сглаживающего  фильтра
должен быть в 10 раз меньше.



       1.Заторможенный   мультивибратор  с  резистивно-емкостной   обратной
       связью  на  элементах. И - НЕ


     1.1     Общие сведения. Принцип действия. Методика расчёта.

      Мультивибратор — это простой  релаксационный  генератор  прямоугольных
импульсов, к  которым  не  предъявляют  жёстких  требований  по  параметрам.
Используется положительная обратная  связь.  Есть  два  вида  возбуждения  :
жёсткое и мягкое. При жёстком  —  оба  плеча  в  одинаковом  состоянии  (нет
генерации).
      Заторможенный  мультивибратор  (далее,  как  ЗМ)    предназначен   для
формирования прямоугольного импульса с заданной амплитудой  и  длительностью
в ответ на один запускающий импульс.
      ЗМ    можно    получать    из    соответствующих     автоколебательных
мультивибраторов (далее, как АМ) путем замены одной  из  ветвей  резистивно-
емкостной обратной связи цепью запуска.
      Длительность  импульса  запуска,  с  одной   стороны,   должна    быть
достаточной  для  переключения  ИЛЭ,  т.е.  больше  суммарной  задержки   их
переключения  (t01зд  или  t10   зд).   С   другой   стороны,   длительности
формируемого  импульса  tU.  В  противном  случае  мультивибратор  во  время
действия запускающего импульса будет в неопределённом состоянии.



      ЗМ с резистивно-емкостной обратной связью на ИЛЭ И-НЕ  ТТЛ  получается
из АМ (рис.1.1) путём исключения, например, конденсатора С2, резистора R2  и
диода  VD2.  При  этом  резистивно-емкостная   обратная   связь   заменяется
непосредственной связью выхода ИЛЭ  DD1.2  с  одним  из  входов  ИЛЭ  DD1.2.
Запускающие импульсы   отрицательной  полярности  с  амплитудой  Uвх  »Eвых,
подаётся на свободный от триггерного включения вход ИЛЭ  DD1.1.  В  исходном
состоянии ИЛЭ  DD1.1  и  DD1.2  находятся  в  нулевом  и  едином  состояниях
соответственно. Под действием запускающего  импульса  (t=t[pic])  логических
элементов  изменяют  свои  состояния  на    противоположные,   времязадающий
конденсатор начинает заряжаться через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор R.
      Напряжение  Uвх2  на  выходе  ИЛЭ  DD1.2  при  этом    экспоненциально
изменяется  от  Emax,  стремясь  к  нулю.  Формирование  рабочего   импульса
длительностью tU  заканчивается   при  Uвх2  (tU)=U1n  (t=t[pic]),  так  как
дальнейшее уменьшение входного напряжения приводит  к  увеличению  выходного
напряжения  ИЛЭ  DD1.2.  При    t  >  t2   в   мультивибраторе   развивается
регенеративный процесс, по окончании которого ИЛЭ  возвращается  в  исходное
состояние, а напряжение Uвх2  уменьшается скачком  от  U1[pic]n  до  (U1n  -
E1вых). Далее мультивибратор в два этапа возвращается в исходное  состояние.
Сначала конденсатор С разряжается через смещенный в прямом направлении  диод
VD, а затем, после  запирания  диода,  конденсатор   перезаряжается  входным
вытекающим током Iвх  ИЛЭ DD1.2, а напряжение Uвх2   стремиться  к  значению
U[pic]. Если пренебречь временем разряда С через диод VD, то
      tB[pic] (R || R[pic] )*[pic]С* ln [ 10 + [pic][pic]].

      Длительность импульса равна:
tU2 = (R + R[pic])*С * ln[pic][pic]

      Если  период запускающих импульсов Т >  tU  +  tB,  то  мультивибратор
успеет восстановиться.
      Для   получения   почти   прямоугольной   формы   выходных   импульсов
заторможенного  мультивибратора  при  Т  >=  tU   +   t   B    сопротивление
времязадающего резистора R выбирается таким образом:

      R < R1вх *[(I1вх * R1вх / U0n) - 1][pic]

1.2 Расчёт заторможенного мультивибратора.

       Произведём расчёт заторможенного мультивибратора на ИЛЭ И - НЕ  серии
К155(стандартной).
      Основные параметры серии К155:
|    Параметры        |       |    Параметры        |       |
|I1ВХ,  mА            | - 0,8 |R1ВХ,  кОм           | 10    |
|I0ВХ,  mА            |  0    |R0ВХ,  кОм           |  Ґ    |
|E[pic] ,В            |  4,2  |R[pic], Ом           | 200   |
|E[pic] ,В            |  0    |R[pic], Ом           |  0    |
|U[pic] , В      не   |  2,4  |K, не менее          |  8    |
|менее                |       |UВХ MAX, В           |5,5    |
|U[pic] ,В      не    |0,4    |                     |       |
|более                |       |                     |       |
|U[pic] ,В            |  1,5  |UВХ MIN, В           | - 0,4 |
|U[pic] ,В            |  0,5  |I[pic] MAX, mА       |  10   |
|U[pic] ,В            |  1    |f MAX, МГц           |  10   |
|                     |       |PПОТ, мВт, не более  |       |

      Проверяем  условие:
               R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U0П)-1]-1=666,7(Ом)      (1.1)
      Uпф/Uзф=[pic][pic]R=752,38(Ом)
      R не  удовлетворяет  условию  (1.1)
      Берем Uпф/Uзф=0,76  Ю R=633,33(Ом)
      Из шкалы номинальных значений берём R=620(Ом)
      Найдём ёмкость конденсатора С:
tU2 = (R + R[pic])*С * ln[pic][pic] [pic]

С = [pic][pic]=

    =[pic] =
    =1,626*10[pic](Ф)[pic]

      Выбираем С =1,5*10-9 (Ф)
      Рассчитаем время восстановления  мультивибратора:
      tB[pic] (R || R[pic] )*[pic]С* ln [ 10 + [pic][pic]] =
              =(1,613*10[pic]+5*10[pic])*1,5*10[pic]*ln[10+[pic]] =
      =1,383*10[pic](c)

      Общая характеристика:

      Резистор: R = 620 Ом, тип МЛТ,
      номинальная мощность Р =.........Вт,
      предельное напряжение -.........В
      Конденсатор: С = 1,5 пФ, тип.......,
      предельное напряжение -.........В.



       2.  Автоколебательный мультивибратор на базе
                                    ИЛЭ  И -НЕ.

        2.1      . Общие сведения. Принцип действия.  Методика
                       расчёта.

      Автоколебательный     мультивибратор     (далее     АМ)     генерирует
последовательность  прямоугольных  импульсов   с   заданной   длительностью,
амплитудой и частотой повторения.
      Рассмотрим методику проектирования АМ  с  перекрёстными  резисторно  -
ёмкостными обратными связями на элементах И – НЕ. В  состав  мультивибратора
входят: два инвертора на двухвходовых ИЛЭ И - НЕ DD1.1  и  DD1.2,  резисторы
R1 и R2, конденсаторы  C1 и C[pic] (рис.2.1).
      При использовании m - входовых ИЛЭ И - НЕ ТТЛ (m -1) незадействованных
входов подключается к источнику питающего напряжения через  резистор  1  кОм
или объединяются все m входов (при m [pic] 3), т.к. объединение  входов  при
m > 3 приводит к снижению входных сопротивлений элементов  (в  m  раз).  При
заземлении хотя бы  одного  из  входов  ИЛЭ  будет  постоянно  находиться  в
единичном состоянии.



      При работе мультивибратора в автоколебательном режиме инверторы  DD1.1
и DD1.2  поочерёдно  находятся  в  единичном  и  нулевом  состояниях.  Время
пребывания  инверторов  в  нулевом  или  единичном  состоянии   определяется
временем заряда одного из конденсаторов С1 или С2. Если ИЛЭ DD1.1  находится
в единичном состоянии, а DD1.2 в нулевом (t =0), то конденсатор  С1  заряжен
током, протекающим через выход ИЛЭ DD1.1 и резистор  R1.  Этот  ток,  как  и
входной ток ИЛЭ DD1.2,пренебрежимо мал и не оказывает существенного  влияния
на процесс заряда конденсатора. По  мере  заряда  конденсатора  C1,  входное
напряжение UВХ2  инвертора  DD1.2 уменьшается по экспоненциальному закону  с
постоянной времени t1 , стремясь к нулевому уровню.  Когда  напряжение  UВХ2
достигнет порогового напряжения U[pic], ниже которого дальнейшее  уменьшение
входного напряжения приводит к  уменьшению  выходного  напряжения  инвертора
ТТЛ, в  мультивибраторе  развивается  регенеративный  процесс,  при  котором
состояния элементов DD1.1 и DD1.2 изменяются на противоположные  (t  =  t1).
Скачкообразное уменьшение выходного напряжения   UВЫХ1  вызывает  уменьшение
входного напряжения UВХ2, что приводит к быстрому разряду  конденсатора  C1,
а затем к его перезаряду вытекающим током DD1.2  через резистор R1.  Входное
напряжение    UВХ2   при   этом    возрастает   до   значения   UВХ(t[pic]),
определяемого  моментом  окончания  процесса   заряда  конденсатора   C2   с
постоянной времени t2 в противоположной ветви мультивибратора (t= =t2).
      Таким образом, процессы периодически повторяются,  и  на  выходах  ИЛЭ
DD1.1  и  DD1.2  формируется  два  изменяющихся  в  противофазе   импульсных
напряжения с длительностями t U1  и t U2.
      Так как на протяжении всего времени заряда  конденсатора   С2  (С1)  и
перезаряда  конденсатора  С1(С2)  ИЛЭ  DD1.2  (DD1.1)  должен  находится   в
единичном состоянии, его входное напряжение  UВХ2(UВХ1) не должно  превышать
порогового  уровня  U[pic],  следовательно,   сопротивление   времязадающего
резистора  R1  (R2)  должно  быть  достаточно  малым.  При  этом  необходимо
вычислить минимальное и максимальное значение резисторов  R1 и R2.
      Максимально допустимое значение резистора  вычисляется  по  следующему
неравенству:

              R < R1ВХ *[( I1ВХ * R1ВХ / U[pic]) - 1] - 1      (2.1)
      Если  при  выборе  сопротивления   навесных   резисторов   R1   и   R2
ограничиваться  выражением   (2.1),   то   при   определённых   условиях   в
мультивибраторе может  наступить  жёсткий  режим  возбуждения,  когда  после
включения  источника  питающего  напряжения  оба  инвертора  оказываются   в
единичном состоянии.  Для  устранения  такого  режима  необходимо  выполнить
условие:

             R > R1ВХ * [( I1ВХ*R1ВХ / U[pic]- 1] - 1        (2.2)
      При  выполнении  (2.2)  рабочие  точки  обоих   ИЛЭ   оказываются   на
динамических участках  передаточных  характеристик  и,  следовательно,  даже
небольшое различие в коэффициентах усиления К  приводит  к  одному  из  двух
квазиустойчивых  состояний,  когда  на  выходе  одного  ИЛЭ  устанавливается
высокий  уровень  выходного  напряжения,  а  на  выходе  другого  —  низкий.
Самовозбуждение мультивибратора в этом случае будет мягким.
      Длительности импульсов на выходе мультивибратора можно  определить  по
следующим выражениям:

      t[pic] [pic](R1 + R1ВЫХ)*С1*ln [pic]

      t[pic][pic](R2 + R1ВЫХ)* С2* ln [pic]
      Выходные импульсы рассматриваемого мультивибратора по форме близки   к
прямоугольным. Отношение амплитуд переднего  и   заднего  фронтов  выходного
напряжения определяется соотношением:
      UПФ / UЗФ = R / (R + R[pic])
      где R = R1 для ИЛЭ DD1.1., R = R2 для ИЛЭ DD1.2.
      Скважность генерируемых импульсов:
      Q         =          1          +          tU2          /          tU1

      Если   t[pic] =t[pic] ,то  C[pic]=C[pic].

        2. Расчёт автоколебательного мультивибратора.
      Произведем расчёт автоколебательного мультивибратора на  ИЛЭ  И  -  НЕ
серии К155:
      Проверяем  условия :
               R < R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U[pic])-1] [pic]= 230,47(Ом)
               R > R1ВХ*[(I 1ВХ * R1ВХ / U[pic])-1]-1 = 666,67(Ом)
               Uпф/Uзф=[pic] [pic] 0,79= R / (R + 200)
               R - 0,79*R = 0,79*200
               R = 752,38 (Ом)
      Условия  выполняются.

      Выбираем из  шкалы номинальных значений   R = 750 Oм.

      Рассчитаем  ёмкость  конденсаторов.
      Т.к.   t[pic]   =T   -   t[pic]=12-6=6=t[pic]   ,то     мультивибратор
симметричный, и  C  [pic]=C[pic][pic]

      C[pic]=[pic] =
           =[pic] =6,76*10[pic](Ф)
      Выбираем из  шкалы номинальных значений
      C[pic] = C[pic]= 6,8*10[pic]Ф.



       3.  Электронный  ключ  на  транзисторе.

        3.1.     Общие  сведения.  Принцип  действия.
    Электронный    ключ   –основной    функциональный    узел    дискретной
схемотехники  для  переключения  токов  или  потенциалов  на  нагрузке.   []

       В  импульсных  устройствах  очень  часто   требуется    коммутировать
(включать  и  выключать)  электрические  цепи.  Эта   операция   выполняется
бесконтактным  способом  с  помощью  транзисторных   ключей.
       Ключевые  схемы    используются   для   построения   генераторов   и
формирователей  импульсов , а также  различных  логических   схем   цифровой
вычислительной    техники.    Ключ    выполняет    элементарную     операцию
инверсии  логической  переменной  и  называется  инвертором.
    В статическом  режиме  ключ  находится  в  состоянии  «включено»  (ключ
   замкнут),    либо    в    состоянии    «выключено»   (ключ    разомкнут).
Переключение  ключа  из   одного   состояния   в   другое   происходит   под
воздействием  входных   управляющих   сигналов  :  импульсов   или   уровней
напряжения.  Простейшие  ключевые  схемы  имеют  один  управляющий  вход   и
 один  выход.
    Основу  ключа  составляет  транзистор  в  дискретном  или  интегральном
 исполнении.
    В  зависимости   от   состояния   ключ   шунтирует   внешнюю   нагрузку
большим  или  малым  выходным   сопротивлением.   В   этом   и   заключается
коммутация  цепи,  производимая  транзисторным  ключом.
    Основными  параметрами  ключа  являются :
    --быстродействие,    определяемое    максимально    возможным    числом
    переключений  в  секунду ;   для   интегральных   ключевых   схем   оно
    составляет  миллионы  коммутаций ;
     --длительность  фронтов  выходных  сигналов ;
     --внутренние  сопротивления  в  открытом  и  закрытом  состоянии ;
     --потребляемая  мощность ;
     --помехоустойчивость,  равная  уровню  помехи  на  входе,   вызывающей
     ложное  переключение ;
       --стабильность   пороговых   уровней,   при    которых    происходит
     переключение ;
      --надежность  работы  в  реальных  условиях  старения   радиодеталей,
     изменения  источников  питания  и  т.д.
    В  ключевых  схемах  в   общем   случае   используются   все   основные
схемы   включения   транзисторов:  с   общей    базой    (ОБ),    с    общим
коллектором  (ОК),  ключ-«звезда», с   общим  эмиттером   (ОЭ).   Наибольшее
применение  получили   транзисторные  ключи  по  схеме  с  ОЭ.
    Статические   характеристики.
    Поведение   ключа   в   статическом   режиме   определяется   выходными
I[pic] и  входными  I[pic]   характеристиками   транзистора   по   схеме   с
ОЭ.
    На   выходных   характеристиках   выделяются   три   области,   которые
определяют  режим  отсечки  коллекторного  тока,  активный  режим  и   режим
 насыщения  ключевой   схемы.
    Область  отсечки  определяется  точками  пересечения   линии   нагрузки
R[pic]  с  самой  нижней   кривой   семейства   выходных   характеристик   с
параметром   I[pic]=  -  I[pic].   Этой    области    соответствует    режим
отсечки,  при  котором:
    --транзистор  закрыт,  т.к.  оба  его  перехода  смещены   в   обратном
направлении
                   U[pic]>0, U[pic]<0
    --напряжение   U[pic]= - E[pic]+I[pic]*R[pic][pic] - E[pic]
    --ток  коллектора  минимален   и   определяется   обратным   (тепловым)
током  коллекторного  перехода   I[pic]=I[pic]
    --ток  базы  I[pic]=  -  I[pic],а  ток  эмиттера  I[pic]=0
    --сопротивление  транзистора  постоянному  току  наибольшее
                     R[pic]  =[pic] [pic]100 кОм.
    Активная  область  расположена  между   нижней   кривой   коллекторного
тока   и   линией   насыщения.   Этой   области    соответствует    активный
нормальный  режим,  при  котором  эмиттерный   переход   смещен   в   прямом
направлении,  а  коллекторный -- в  обратном:
                    U[pic]<0,U[pic]>0
    Ток    коллектора      I[pic]=B*I[pic]+(B+1)I[pic]=B*I[pic]+I[pic]    ;
I[pic]=(B+1)I[pic].
    Где  B – коэффициент  усиления  базового  тока  в  схеме  с  ОЭ.
    Область  насыщения  определяется  точками  пересечения  линии  нагрузки
 с  линией  насыщения.  Этой  области  соответствует  режим насыщения.   При
 котором:
    --транзистор  открыт,  т.к.  оба  его   перехода   смещены   в   прямом
направлении
                           U[pic]<0,U[pic]<0
    --напряжение  U[pic]  и   U[pic]  насыщенного   транзистора  составляет
доли  вольта
    --максимальный  ток  транзистора (ток  насыщения)  I[pic],  практически
не  зависит  от  параметров  транзистора
                 I[pic]=[pic][pic]  (3.1)
    --сопротивление  транзистора  постоянному   току   минимально  (десятки
ом)
               r[pic]=[pic]
    Коллекторный  ток  насыщения  достигается  при  граничном   токе   базы
 I[pic]=[pic]=[pic].  (3.2)
      Глубина    или    степень    насыщения    транзистора    определяется
коэффициентом  насыщения   S
                  S=[pic].



        3.2.     Расчёт  транзисторного  ключа.
    Расчёт  ключей  производится  с  целью   обеспечения   статического   и
динамического  режимов,  при  которых  в   заданном   диапазоне   происходит
надёжное    включение    и    выключение     транзистора     с     требуемым
быстродействием.
    Выбор  типа  транзистора.  Тип   транзистора   выбирается   исходя   из
заданного  быстродействия,  необходимой  амплитуды   выходного   напряжения,
температурного  диапазона  работы.
    Выбираем  тип  транзистора  КТ315А.
    I[pic]доп=100 мА
    I[pic]мкА (при  20[pic])
    f[pic] МГц
    C[pic] пФ
    B=55
    Выбор  источника  коллекторного  питания.  Значение  источника   E[pic]
 выбирают  по  заданной  амплитуде   U[pic] выходного  напряжения
               E[pic]=(1,1[pic]1,2)*U[pic]=(1,1[pic]1,2)*5=5,5[pic]6   (B),

    При  этом  должно выполнятся  неравенство
                E[pic][pic]U[pic]доп=20 (В),
    Выбираем   E[pic] =5,7  B.
    Коллекторный  ток  насыщения.  Величина   тока   I[pic]  ограничена   с
двух  сторон
                    20*I[pic][pic]I[pic][pic]I[pic]доп,
    где  I[pic]  -обратный  ток  коллекторного  перехода  при  t[pic];
    I[pic]доп=допустимый   ток   коллектора   в   статическом   режиме   (в
состоянии  длительного  включения).
    Можно  рекомендовать

I[pic]=0,8*I[pic]доп=0,8*100*10[pic]=80*10[pic](А)  (3.3)
    Определение   коллекторного   сопротивления.   Величина   коллекторного
сопротивления  находится  из  (3.1),(3.3):
                 R[pic][pic][pic]=[pic]=[pic]=71,25  (Ом)
    Выбираем  R[pic]=75  Ом.

    Обратный  ток  коллекторного  перехода  определяется  при  максимальной
 температуре t[pic]  по  формуле
                     I[pic] =I[pic](20[pic]) *2[pic],
    Где    I[pic](20[pic])-обратный   ток   коллекторного   перехода    при
20[pic].
    Сопротивление  резистора  R[pic]  выбирается   из   условия   получения
режима  отсечки  закрытого  транзистора  при  максимальной  температуре.
                   R[pic][pic]=[pic]=9735  (Ом)
    Выбираем   R[pic]=9,1 (кОм)
    Ток  базы  I[pic]. Базовый  ток  ,при  котором  транзистор  заходит   в
режим   насыщения,   вычисляется   по   формуле   (3.2)   с   учётом,    что
коэффициент  усиления  B=B[pic]
                     I[pic]=[pic]  (мА)
    Сопротивление  резистора   R[pic].Для   заданной   амплитуды   входного
управляющего   сигнала   U[pic]=E[pic]   величина    сопротивления    R[pic]
рассчитывается  по  формуле
                       R[pic]=[pic]
    Значение   коэффициента   насыщения   S   при   заданной   длительности
t[pic]   находим  из  формулы
                          S=[pic] ,где  величина  t[pic]  определяется   из
формулы
                  t[pic]=t[pic],
    t[pic]-cреднее   время   жизни   неосновных    носителей   (дырок)    в
базе[pic][pic]
    t[pic]=[pic][pic][pic](с)
    t[pic]=8,9*10[pic]+55*75*(7+10)*10[pic]  (с)
    S=[pic]
    R[pic]=[pic]  (кОм)
    Выбираем   R[pic]
    Величина   ускоряющей   ёмкости   C.   В    транзисторном    ключе    с
ускоряющей  ёмкостью  C  величина  ёмкости  находится  из  равенства
                C=[pic]  (пФ)



       4.  Триггер
      Триггер-это    запоминающий    элемент     с     двумя     устойчивыми
состояниями,   изменяющихся   под   воздействием   входных   сигналов.   Как
элемент  ЭВМ,   триггер   предназначен   для   хранения   бита   информации,
т.е. «0»  или «1».
       Выбираем  D-триггер  К155ТМ2.
      Триггером  типа  D  наз.  синхронный  запоминающий  элемент  с   двумя
устойчивыми  состояниями  и  одним  информационным
 D-входом.



      Рассмотрим  работу  D-триггера   на   основе   RS-триггера.Закон   его
функционирования  приведен  в  таблице  переходов

|        _   |         _   |              |          _   |
|S           |R            |Q             |Q             |
|        Н   |         В   |          В   |          Н   |
|        В   |         Н   |          Н   |          В   |
|        Н   |         Н   |          В   |          В   |


      Триггер устанавливается в состояние лог. "1" при одновременной  подаче
напряжения низкого уровня на входы эл-тов D2.1, D2.3  независимо  от  уровня
напряжения на счетном входе С. При  напряжении  низкого  уровня  на  счетном
входе установка триггера в состояние лог. «0»  может  быть  произведена  при
подаче напряжения низкого уровня  на  вход  элемента  D2.1,  при  напряжении
высокого уровня на счетном входе — при подаче напряжения низкого  уровня  на
вход эл-та D2.3. Поэтому  при  построении  суммирующего  счетчика,  импульсы
первого подают на шестые элементы, а при построении вычитающего  счетчика  —
на 4-ые элементы.
      Установка триггера в состояние лог.»1» при напряжении  низкого  уровня
на счетном входе осуществляется подачей напряжения низкого  уровня  на  вход
элемента D1.1, при напряжении высокого уровня  на  счетном  входе  и  входах
"установка 0" (R1, R2) — подачей напряжения низкого уровня на вход  элемента
D2.2
      При одновременной подаче напряжения низкого уровня на входы  элементов
D1.1 и D2.2 установка в состояние «1» осуществляется  независимо  от  уровня
напряжения на счетном входе. Поэтому  при  записи  в  счетчик  произвольного
кода и при установке реверсивных счетчиков в состояние «0» следует  подавать
импульсы установки на оба  входа  установки  1  (S1,  S2)  одновременно  или
раздельно в зависимости от рода работы.
      При напряжении высокого уровня на счетном входе  триггер  находится  в
одном из двух устойчивых состояний, а при  напряжении  низкого  уровня  —  в
промежуточном  состоянии  (основной  триггер,  элементы  D1.1   и   D2.1   в
предыдущем состоянии, на входах элементов D1.2 и  D2.2  напряжение  высокого
уровня).
      Минимальная длительность импульсов установки триггера
      tи уст min= t0, 1зд р max+ t1, 0зд р max.
      Минимальная длительность цикла работы одиночного триггера
      tmin= 3 t0, 1зд р+2 t1, 0зд р.
      Установка в «0» схем выполненных на триггерах JK и  D  серий  ИС  ТТЛ,
осуществляется отрицательным импульсом, подаваемым на вход  R.  Запись  кода
ведется  в  2  такта:  сначала  установка  в  «0»,  затем   запись   «1»   в
соответствующий разряд.
      При выполнении схем на ИС типа  ТВ1  и  использовании  предварительной
установки 1  и  0  на  вход  синхронизации  необходимо  подавать  напряжение
низкого уровня.
       5.  Счетчик
       Счётчиком  наз. типовой  функциональный   узел  ЭВМ,  предназначенный
  для   счета   входных    импульсов.    Счётчик    относится    к    классу
накапливающих   схем   и    представляет    собой    цепочку    T-триггеров,
образующих  память  автомата  с  заданным   числом   устойчивых   состояний.
Разрядность  счётчика   равна   числу   счётных   триггеров.Каждый   входной
импульс    изменяет    состояние     счётчика,которое     сохраняется     до
поступления   следующего   считываемого   сигнала.    Логические    значения
выходов   счётчика   Q[pic]   отображают   результат   счёта   в    прмнятой
системе  счисления.
      Счётчики  разделяют  на простые  ( суммирующие   и   вычитающие  )  и
реверсивные.
      В    нашем    устройстве    используем     двоично    -    десятичный
четырёхразрядный  синхронный  реверсивный  счётчик  К155ИЕ7.
      Этот  счётчик  имеет  три  основных  режима :
   1) параллельная  асинхронная  загрузка  двоично - десятичного  кода   по
      входу  DI ;
   2) режим  суммирования ;
   3) режим  вычитания .
      В  двух  последних  режимах  счетные  импульсы   подают  на  различные
 входы  :  при  вычитании  на  вход  CD .
      Выходы  переноса  в  указанных  режимах   также  разные :           PU
- при  суммировании ,  PD -  при  вычитании .
      Функциональные   возможности    счётчика    демонстрируют    временные
диаграммы  ( рис.      ) ,где  показан   пример     предварительной   записи
двоично - десятичного  кода  числа 7.
      Соответственно  на  временной  диаграмме   импульс   переполнения   PU
появляется  между  состояниями  счётчика  отвечающими   числами  « 15 » и  «
0 ». Аналогично  импульс  PD  формируется  в  паузе  между  « 0 »  и   «  15
».
      Схема  каскадного  объединения  счётчика  показано  на  рис .      .
      Схема  и  УГО  счётчика  К155ИЕ7  приведена  на  рис .         .
      Стабилизированный источник питания
      Основными частями  стабилизированного  источника  питания  являются  :
силового трансформатора, схемы выпрямления, сглаживающего  фильтра.  Силовой
трансформатор  служит  для  повышения  или  понижения  напряжения  сети   до
необходимой величины. Схема выпрямления состоит  из  одного  или  нескольких
вентилей,  обладающих  односторонней  проводимостью   тока   и   выполняющих
основную  функцию  выпрямителя   –   преобразование   переменного   тока   в
постоянный.  Сглаживающий  фильтр  предназначен  для  уменьшения   пульсаций
выпрямленного тока. Стабилизатор  постоянного  напряжения  предназначен  для
поддержания автоматически с требуемой точностью  постоянное  напряжение  при
нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в обусловленных пределах.
      Выбираем двухполупериодную схему выпрямителя со средней точкой.
      Задаемся вспомогательными коэффициентами B =и D=.
      Амплитуда обратного напряжения на вентиле U[pic]=[pic]=
   4. Стабилизатора постоянного напряжения.
   В выпрямителях величина постоянной  составляющей  может  изменяться  при
колебаниях напряжения сети и при изменениях  тока  нагрузки.  Для  получения
необходимой  величины  постоянного  напряжения  на  сопротивлении   нагрузки
применяют стабилизаторы напряжения.
   Стабилизатором    постоянного    напряжения     называют     устройство,
поддерживающее автоматически и с требуемой точностью  постоянное  напряжение
на нагрузке при изменении дестабилизирующих факторов в заданных пределах.
   Основными параметрами стабилизатора являются:
   Коэффициент стабилизации, представляющий собой отношение  относительного
изменения напряжения на  входе  к  относительному  изменению  напряжения  на
выходе стабилизатора (при изменении тока нагрузки).
   Где Uвх и Uвых — номинальные напряжения на входе и выходе стабилизатора;
DUвх  и  DUвых  —  абсолютные  изменения  напряжений  на  входе   и   выходе
стабилизатора.
   Коэффициент стабилизации служит  основным  критерием  для  выбора  схемы
стабилизатора и оценки её параметров.
   Выходное сопротивление, характеризующее изменение  выходного  напряжения
при изменении тока нагрузки и неизменном входном напряжении,
   Rвых = DUвых/DIн
   Чем  меньше  Rвых  тем  лучше  при  этом  уменьшается  общее  внутреннее
сопротивление блока питания, что приводит к  уменьшению  падения  напряжения
на нём и способствует повышению  устойчивости  работы  многокаскадных  схем,
питающихся от общего источника.
   Коэффициент полезного действия, равный отношению мощности к  нагрузке  и
номинальной входной мощности:
   h = UвыхIн/ UвхIвх
   Относительная нестабильность  входного  напряжения  du,  характеризующая
допустимое относительное отклонение стабилизированного напряжения.
      Расчет стабилизатора постоянного напряжения:
      Rд = Uвых/1,5мА=5/0,0015=3333,3
      Uоп min = 2В
      Iд min=1,5 мА
      h219=140
      R2=1*10-4
      R1= Rд - R2= 3332,9996

          .



                                 СПИСОК  ЛИТЕРАТУРЫ


      Ха !  Все равно препод сам должен дать (
-----------------------
Структурная схема устройсва .

Запуск

включение




смотреть на рефераты похожие на "Проектирование заторможенного мультивибратора"