Домашняя работа 1 Вариант 24

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального

образования

МОСКОВСКИЙ ИСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ

(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)

 

 

 

КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ

 

 

 

Домашняя работа 1

Вариант 24

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Ларионов А.А.

Группа К-51

 

 

Принял:

      Орехов Е.В.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Москва 2010

Расчет логической схемы.

1. Нарисовать в масштабе топологии и технологические сечения транзисторов и

резисторов.

2. Рассчитать spice-параметры моделей транзисторов схемы.

3. Описать принцип работы схемы.

4. Используя рассчитанные параметры моделей промоделировать схему в SPICE и

построить:

· передаточную характеристику схемы: UВЫХ(UВХ), определить по ней уровни

логического нуля (U0) и единицы (U1), запас помехоустойчивости схемы;

· зависимость потребляемого схемой тока от входного напряжения IПОТР(UВХ) и

рассчитать средний потребляемый ток;

· переходные характеристики схемы: UВЫХ(t) и UВХ(t), определить по ним времена

задержек и фронтов переключения, максимальную рабочую частоту схемы (fmax);

· рассчитать статическую и динамическую потребляемую мощность.

Схема.

 

 

Принцип работы схемы

Схема И-НЕ со сложным инвертром

Элементы R₃, R₄, T₄, T₂, R₂, T₃ формируют сложный инвертор.

 

1.

Пусть U_вх1=U_вх2=U¹ _лог

U_Э1Т1=U_Э2Т1>U_БТ1  закрыт

Переход Б-э1, Б-э2 смещен в обратном направлении.

U_БТ1=U_БКТ1+U_БЭЕ2+U_Б2Т3 (по закону Кирхгофа)

Переход  Б-К_Т1 открыт,Б-Э_Т2 открыт,  Б-Э_Т3 открыт.

Т1 находиться в инверсном режиме поскольку Б-Э_Т2 и Б-Э_Т3 открыты, то Т2 и Т3 находятся в режиме насыщения.

Через Т2 протикает достаточно большой ток I_к , он создает маленькое сопротивление.

U_R3=I_KT2 R3 –большое

U_KT2=U_БТ4-малое

T4 закрыт и через него не протекает ток.

U_вых=U⁰ _лог =U_кэнас≈0,1-0,3В

 

2.

U_вх1=U⁰ _лог

U_вх2=U¹ _лог

Б-э1 открыт

Б-э2 закрыт

Б-э1 полностью открывается и Т1 переходит в режим насыщения

I_БТ1 возрастет, U_R1= I_БТ1 R1  возрастает

U_БТ1=E- U_R1

Б-К Т1 открыт; Б-Э_Т2,Б-Э_Т3 –закрыты

Т2 и Т3 закрыты , т.к Т2 закрыт, Т_КТ2≈0

U_R3= I_KT2 R3≈0;  U_КТ2= U_БТ4≈Е

U_БТ4 имеет высокий потенциал и открывает диод и Б-ЭТ4

Следовательно Т4 работает в режиме насыщения.

Т4 и D – открыт, Т3 – закрыт, напряжение питания на Т3 падает

U_вых= U¹ _лог=E

Разряд идет через открытый Т3

 

Спайс:

Базовая схема инвертора с описанием  моделей(схема 1)

 

 

Схема для передаточной характеристики инвертора(схема 2)

 

 

 

Схема для переходных характеристик инвертора(схема 3)

 

 

Схема и график для определения Tmax (добиваемся что б верхняя площадка была 20% от Tmax)

Передаточная и переходная характеристики:

Используя схему 2 строим передаточную характеристику

 

 

 

Используя схему 3 строим переходную характеристику

V(n001)-вход

V(n002)-выход

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

На графиках отмечены основные параметры и характеристики логических элементов.

 

Передаточная характеристика

I – зона логического нуля по выходу,

II – зона логической единицы по выходу,

III – зона неопределенности.

 

 

Определение задержек по переходной характеристике

 

Определение длительностей фронтов по переходной характеристике