Сложный инвертор

Министерство науки и образования РФ

Новосибирский Государственный Технический Университет

Кафедра ПЭ

Курсовая работа по дисциплине «Микроэлектроника»

«Сложный инвертор»

Новосибирск 2011

1. Задание к курсовому проекту по дисциплине «Микроэлектроника»

Рассчитать элементы базовой схемы (рис. 1) логического элемента ТТЛ (транзисторно-транзисторная логика) 3И-НЕ, обеспечивающие ее работу. Коэффициент разветвления принять равным 15. Значение  принять равным 10 для всех транзисторов в схеме. Построить характеристику сложного инвертора.

Рисунок 1 - Сложный инвертор

2. Описание сложного инвертора

При подаче высокого уровня напряжения на вход транзистора VT1, переходы Э-Б транзистора VT1смещены в обратном направлении и ток через переход К-Б проходит в базу транзистора VT2, далее ток проходит в базу транзистора VT4, что приводит транзисторы VT2 и VT4 к насыщению. МЭТ (многоэмитторный транзистор) работает в инверсном активном режиме, т.к. все переходы Э-Б смещены в обратном направлении, а переход К-Б смещен в прямом направлении. Транзистор VT3 закрывается, т.к. напряжение между коллекторами транзисторов VT2 и VT4 становится ниже, чем суммарный порог отпирания транзистора VT3 и смещающего диода VD. Диод предназначен для надежного запирания транзистора VT3 при насыщении транзисторов VT2 и VT4. В результате выходное напряжение U_кVT4 соответствует низкому уровню напряжения. Когда напряжение хотя бы на одном из выходов равно низкому уровню напряжения, то соответствующий переход Э-Б МЭТ смещается в прямом направлении и весь ток, протекающий через сопротивление R1, поступает во входящую цепь схемы и МЭТ входит в насыщение, коллекторный ток МЭТ уменьшается. При этом напряжение на базе транзистора VT2 составляет сотые доли вольта, поэтому транзисторы VT2 и VT4 закрыты.

. Исходные данные

Е_п=5В,

=30,

К_раз=15,

U_вх⁰=1,5В,

U_вх¹=2,5В,

U_вых⁰=0,1В,

U_вых¹=3,8В,

I_вых=20мА.

Константы, используемые в дальнейшем расчете схемы:

. Расчет схемы

. Рассчитаем напряжение U_R4:

Напряжение на диоде VD: U_D=0,2В.

Определим сопротивление R₄:

Рассчитаем мощность этого резистора:

Выбираем резистор МЛТ-0,125, номиналом 20Ом;

Транзистор VT3 открыт, транзисторы VT2 и VT4 закрыты (рис. 2).

Рисунок 2

. Рассчитаем напряжение U_R2:

Определим сопротивление R₂:

Рассчитаем ток на резисторе R₂:

Рассчитаем мощность этого резистора:

Выбираем резистор МЛТ-0,125, номиналом 220Ом;

сложный инвертор транзистор

3. Рассчитаем токи на транзисторе VT4 и сопротивление R₃ (рис.3):

Рисунок 3

Рассчитаем ток базы I_БVT4:

Рассчитаем ток на резисторе R₃:

Определим сопротивление R₃:

Рассчитаем мощность этого резистора:

Выбираем резистор МЛТ-0,125, номиналом 36Ом;

4. Рассчитаем токи на транзисторе VT2:

Рассчитаем ток эмиттера VT2:

Рассчитаем ток базы VT2:

. Рассчитаем токи на транзисторе VT1 и сопротивление R₁ (рис.4):

Рисунок 4

Рассчитаем ток базы транзистора VT1:

Определим сопротивление R₁:

Рассчитаем мощность этого резистора:

Выбираем транзистор МЛТ-0,125, номиналом 2кОм;

Рисунок 5

Условие перехода из активного режима в режим насыщения:

Построим выходную характеристику:

Выходная характеристика.

. Расчет и построение входной характеристики (рис.6):

Рисунок 6

Построим входную характеристику:

Входная характеристика.

. Выбор транзистора:

Выбираем транзистор малой мощности, таким образом, чтобы предельный ток коллектора превышал заданного выходного тока, подходит транзистор КТ315Ж.

Его номинальные параметры:

КТ315Ж - Транзистор высокочастотный, маломощный, n-p-n.

Список используемой литературы

1 Горюнов Н.Н. Справочник. Полупроводниковые приборы: транзисторы. Москва. Энергоатомиздат. 1985. 904с.;

Нечаев И.А. Конструкции на логических элементах цифровых микросхем. Москва. Радио и связь. 1992. 120с.;

Опадчий Ю.Ф., Глудкин О.П., Гуров А.И. Аналоговая и цифровая электроника. Учебник. 2005. 768с.;

Преснухин Л.Н., Воробьев Н.В., Шишкевич А.А. Расчет элементов цифровых устройств. Москва. Высшая школа. 1991. 526с.;

Подъяков Е.А., Орлик В.В., Брованов С.В. Электронные цепи и микросхемотехника. Часть 1-5. Новосибирск. 2003. 196с.;

Шило В.Л. Популярные цифровые микросхемы. Москва. Металлургия. 1988. 352с.;

Янсен Й. Курс цифровой электроники. Том 1. Основы цифровой электроники на ИС. Москва. Мир. 1987. 334с.