Входное задание:
Принцип работы
Во входной цепи схемы используется многоэмиттерный транзистор. Количество эмиттеров равно трём. Резистор R2 и транзистор Т2 образуют простой инвертор.
1) На каждый вход подаётся единица
Пусть Uвх1 = Uвх2 = Uвх3 = U1лог
Uэ1т1 = Uэ2т1 = Uэ3т1 > Uбт1
Переходы б — э1 , б – э2 и б – э3 закрыты ( смещен в обратном направлении )
Uбт2= Uкт1< Uбт1. Поэтому коллекторный переход в Т1 смещен в прямом направлении (Переход Б-К Т1 открыт)
Т1 работает в инверсном режиме
Напряжение Uбт1 открывает переходы Б-К Т1 и Б-Э Т2
Т2 работает в режиме насыщения (Uбт2> Uкт2)
Uвых= U0лог = Uкэ2= Uкэ2нас=0.1 : 0.3 В
2) Хотя бы один вход равен нулю
Uвх1 = U0лог
Uвх2 = Uвх3 = U1лог
б – э1 открыт
б – э2 и б – э3 закрыт
б – э1 полностью открывается и Т1 переходит в режим насыщения.
Ток базы Iбт1 возрастает, соответственно возрастает UR1 = Iбт1 * R1 – возрастает
Напряжение Uбт1 падает. И этого напряжения Uбт1 не хватает для открытия обоих переходов К-Б Т1 и Б-Э Т2 (К-Б Т1 – открыт, а Б-Э Т2 закрыт)
Uбт2 < Uкт2 . Переход К-Б Т2 смещен обратно, а Б-Э Т2 закрыт и находится в режиме большого сопротивления
Через Т2 протекает очень маленький ток. Т2 находится в закрытом состоянии.
Iкт2 очень мал. Rт2>>R2.
Uвых=Е- Iкт2 * R2 =Е= U1лог
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение высшего профессионального
образования
МОСКОВСКИЙ ИСТИТУТ ЭЛЕКТРОНИКИ И МАТЕМАТИКИ
(ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ)
КАФЕДРА ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ И ЭЛЕКТРОНИКИ
Домашняя работа 1
Расчет логической схемы Вариант 7
Выполнила:
Группа К-52
Старкова В.А.
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.
Входное задание:
| Рассчет spice-параметров модели биполярного транзистора. |
| Диффузионная длинна электронов в базе, см |
| Коэфицент , учитывающий градиент примеси в базе |
| Глубина залегания p-n перехода база-коллектор, см |
| Глубина залегания эммитерного p-n перехода, см |
| Толщина активной базы, см |
| Подвижность электронов в объеме базы, |
| Тепловой потенциал при комнатной температуре (Т=300К), В |
| Коэффицент диффузии электронов в базе, |
| Концентрация донорной примеси в эмитерной области: у эммитерного перехода, |
| Концентрация донорной примеси в эпитаксиальной пленке коллектора, |
| Промежуточные данные, необходимые для расчета коэфицента усиления |
| Минимальный размер, см |
| Параметры эммитера, см |
| Коэффицент диффузии дырок в коллекторе, |
| Параметры базы, см |
| Диффузионная длина дырок в коллекторе, см |
| Число эммитеров |
| Обозначение для сокращения длины записи коэффицента усиления |
| Коэффицент усиления тока базы в инверсном режиме |
| Заряд электрона, Кл |
| Концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике, |
| Ток насыщения, А |
| Коэффицент усиления тока базы в нормальном режиме |
| Поверхностное сопротивление пассивной области базы(вне эммитера), |
| Расстояние между эммитером и контактом базы, см |
| Сопротивление базы(Rb), Ом |
| Толщина скрытого n+ слоя, см |
| Параметры коллектора, см |
| Удельное объемное сопротивление коллекторной области, |
| Толщина эпитаксиального слоя, см |
| Сопротивления необходимые для расчета сопротивления коллектора, Ом |
| Сопротивление коллектора, Ом |
| Время пролета базы, с |
| Концентрация донорной примеси в эмитерной области: у эммитерного перехода, |
| Концентрация акцепторной примеси в области базы: у эммитерного перехода, |
| Концентрация акцепторной примеси в области базы: у коллекторного перехода, |
| Концентрация донорной примеси в эпитаксиальной пленке коллектора, |
| Диэлектрическая проницаемость, |
| Относительная диэлектрическая проницаемость проводника |
| Потенциальный барьер p-n перехода при нулевом смещении |
| Функция для вычисления минимума |
| Емкости расчет емкостей |
| Емкость коллектроного p-n перехода, Ф |
| Емкость эммитерного p-n перехода, Ф |
| Рассчет spice-параметров модели многоэммитерного транзистора. |
| Диффузионная длинна электронов в базе, см |
| Коэфицент , учитывающий градиент примеси в базе |
| Глубина залегания p-n перехода база-коллектор, см |
| Глубина залегания эммитерного p-n перехода, см |
| Толщина активной базы, см |
| Подвижность электронов в объеме базы, |
| Тпловой потенциал при комнатной температуре (Т=300К), В |
| Коэффицент диффузии электронов в базе, |
| Концентрация донорной примеси в эмитерной области: у эммитерного перехода, |
| Концентрация донорной примеси в эпитаксиальной пленке коллектора, |
| Требуется для расчета коэффицента усиления |
| Минимальный размер, см |
| Параметры эммитера, см |
| Коэффицент диффузии дырок в коллекторе, |
| Параметры базы, см |
| Диффузионная длина дырок в коллекторе, см |
| Число эммитеров |
| Обозначение для сокращения длины записи коэффицента усиления |
| Коэффицент усиления тока базы в инверсном режиме |
| Заряд электрона, Кл |
| Концентрация носителей зарядов в собственном полупроводнике, |
| Ток насыщения, А |
| Коэффицент усиления тока базы в нормальном режиме |
| Поверхностное сопротивление пассивной области базы(вне эммитера), |
| Расстояние между эммитером и контактом базы, см |
| Сопротивление базы(Rb), Ом |
| Толщина скрытого n+ слоя, см |
| Параметры коллектора, см |
| Удельное объемное сопротивление коллекторной области, |
| Толщина эпитаксиального слоя, см |
| Сопротивления необходимые для расчета сопротивления коллектора, Ом |
| Сопротивление коллектора, Ом |
| Время пролета базы, с |
| Концентрация донорной примеси в эмитерной области: у эммитерного перехода, |
| Концентрация акцепторной примеси в области базы: у эммитерного перехода, |
| Концентрация акцепторной примеси в области базы: у коллекторного перехода, |
| Концентрация донорной примеси в эпитаксиальной пленке коллектора, |
| Диэлектрическая проницаемость, |
| Относительная диэлектрическая проницаемость проводника |
| Потенциальный барьер p-n перехода при нулевом смещении |
| Функция для вычисления минимума |
| Нашли минимум |
| Емкости расчет емкостей |
| Емкость коллектроного p-n перехода, Ф |
| Емкость эммитерного p-n перехода, Ф |
| Расчет основных параметров и характеристик логических элементов |
| Потенциалы логического нуля и логической единицы ,В |
| Логический перепад, В |
| Нужны для вычисления ширины зоны неопределенности, В |
| Порог переключения, В |
| Ширина зоны неопределенности,В |
| Помехоустойчивость по положительным помехам, В |
| Помехоустойчивость по отрицательным помехам, В |
| Проверка правильности вычислений |
| Потребляемый ток питания, А |
| Напряжение питания, В |
| Статистическая мощность схемы, Ватт |
| Емкость БТ транзистра нужная для вычисления паразитной емкости, Ф |
| Паразитная емкость схемы, Ф |
| Максимальный период нужный для вычисления частоты переключения, с |
| Частота переключения, Гц |
| Динамическая мощность схемы, Ватт |
| Зарержка переключения с логического нуля на логическую еденицы,с |
| Зарержка переключения с логической единицы на логический ноль,с |
| Время задержки определяется как среднее арифметическое двух предыдущих задержек,с |
| Длительность фронтов,с |
| Расчет параметров резисторов |
| В схеме имеется два резистора: |
R1=2800 Ом R2=1200 Ом
| L — длинна, W — ширина. |
Пример: L=5 означает, что длинна равна 5 минимальных размеров(Δ)
Δ=2мкм или 5*10^-4 см. Ширина аналогично.
| Поверхностное сопротивление, |
| Δ |
| Δ |
| Δ |
| Δ |
Отзывы
Отзывов пока нет.