| Московский Государственный Университет Путей Сообщения (МИИТ)
Кафедра «Электроника и защита информации»
Курсовая работа
Преобразователи уровней интегральных схем
Студент:
Группа: ВУИ-411
Вариант №15
Москва 2007
Исходные данные
Вариант №15
Согласуемые элементы серии ИС – К155(КМ155) – К176 (ТТЛ - КМДП)
Нагрузочная способность ПУ – 10
Частота переключения f – 0.5 МГц
Температурный диапазон - 10 85о
С
Монтажная емкость См=50 пФ
Входная емкость элементов Свх=15 пФ
Задание на курсовую работу
- Выбрать конкретные микросхемы из указанных серий, начертить их принципиальные схемы.
- Выбрать схему преобразователя уровней и описать его работу.
- Выбрать типы биполярных транзисторов и диодов для схемы ПУ, привести необходимые справочные данные.
- Рассчитать схему ПУ в заданном температурном диапазоне и выбрать номиналы резисторов, обеспечивающие заданные характеристики ПУ.
- Рассчитать мощность, потребляемую ПУ от источника питания.
- Рассчитать с помощью ЭВМ передаточную характеристику ПУ Uвых(Uвх) для номинальных параметров и Т=25о
С, построить её и определить запасы помехоустойчивости в состояниях лог. 0 и лог. 1 по входу ПУ.
Введение
Преобразователи уровней (ПУ) используются для согласования входных и выходных сигналов по напряжению и току при построении цифровых устройств на различных логических элементах. ПУ должен обеспечить преобразование выходного логического уровня одного элемента ЛЭ1 во входной логический уровень другого элемента ЛЭ2 с заданным коэффициентом разветвления n, т.е. давать требуемый логический уровень для n элементов ЛЭ2, параллельно подключенных к выходу ПУ.
Логические элементы, в зависимости то элементарной базы, на которой они построены, имеют разные напряжения питания и разные значения входных и выходных сигналов.
Для микросхем транзисторно-транзисторной логики (ТТЛ), которые построены на биполярных транзисторах, уровень логического «0» входного напряжения  0.8 В, уровень логического нуля выходного напряжения 0.4 В, уровень логической «1» входного напряжения  2.4 В, а уровень логической «1» выходного напряжения 2.8 В. Напряжение питания ТТЛ равно 5 В.
Для микросхем КМДП напряжение питания Епит обычно лежит в пределах от 5 до 15 В, а уровень логического «0» входного напряжения 0.2 Епит, уровень логического «0» выходного напряжения равен 0 В, уровень логической «1» выходного напряжения 0.8 Епит, а уровень логической «1» выходного напряжения Епит.
Пороговое напряжение переключения для ТТЛ составляет 1.2 В, а для КМДП Епит/2. Для согласования выходов ТТЛ микросхем со входами КМДП микросхемы применяются микросхемы К176ПУ5.
Описание микросхем
К155ЛА3(четыре логических элемента 2И-НЕ)
Условное графическое обозначение
1,2,4,5,9,10,12,13 - входы X1-X8;
3 - выход Y1;
6 - выход Y2;
7 - общий;
8 - выход Y3;
11 - выход Y4;
14 - напряжение питания;
К176ЛА7 отличается от микросхемы К155ЛАЗ только нумерацией выводов двух средних (по схеме) логических элементов 2И-НЕ.
Забиваем Сайты В ТОП КУВАЛДОЙ - Уникальные возможности от SeoHammer
Каждая ссылка анализируется по трем пакетам оценки: SEO, Трафик и SMM.
SeoHammer делает продвижение сайта прозрачным и простым занятием.
Ссылки, вечные ссылки, статьи, упоминания, пресс-релизы - используйте по максимуму потенциал SeoHammer для продвижения вашего сайта.
Что умеет делать SeoHammer
— Продвижение в один клик, интеллектуальный подбор запросов, покупка самых лучших ссылок с высокой степенью качества у лучших бирж ссылок.
— Регулярная проверка качества ссылок по более чем 100 показателям и ежедневный пересчет показателей качества проекта.
— Все известные форматы ссылок: арендные ссылки, вечные ссылки, публикации (упоминания, мнения, отзывы, статьи, пресс-релизы).
— SeoHammer покажет, где рост или падение, а также запросы, на которые нужно обратить внимание.
SeoHammer еще предоставляет технологию Буст, она ускоряет продвижение в десятки раз,
а первые результаты появляются уже в течение первых 7 дней.
Зарегистрироваться и Начать продвижение
Типовые статические параметры используемых микросхем
| Параметр
|
ТТЛ
|
КМДП
|
| Е,В
|
|
|
| U0
,В
|
0,4
|
0,3
|
| U1
,В
|
2,4
|
4,5
|
| I1
вх, мА
|
0,1
|
1,5*10-3
|
| I0
вх, мА
|
1,6
|
1,5*10-3
|
| I1
вых, мА
|
1
|
2,5
|
| I0
вых, мА
|
16
|
2,5
|
| Un
, В
|
0,6
|
1
|
| |
|
|
Справочные данные для К176ЛА7
| Параметр
|
| Е,В=9В
|
| U0
,В=0,3
|
| U1
,В=8,2
|
| I1
вх, мА=0,1
|
| I0
вх, мА=-0,1
|
| I1
вых, мА=0,3
|
| I0
вых, мА=0,3
|
| Un(Помех-ть)=0.9
|
| |
Справочные данные для К155ЛА3
| Параметр
|
| Е,В=5В
|
| U0
,В=0,4
|
| U1
,В=2,4
|
| I1
вх, мА=0,04
|
| I0
вх, мА=-1,6
|
| I1
вых, мА=16
|
| I0
вых, мА=-0,4
|
| Un(Помех-ть)=0.9
|
| Краз=10
|
Принципиальные схемы
Схема преобразователя ТТЛ - КМДП
- Выбор напряжения питания П.У.
Напряжение питания ПУ выбрано равным напряжению питания элемента К176ЛА7.
Uп=9В
- Выбор номинала резистора
Rk.
Составим систему двухсторонних неравенств, из которых найдем номинал резистора:
Из условия, что напряжение на выходе ПУ не должно быть меньше напряжения  , для наихудшего соотношения параметров определим первое ограничение сверху на величину Rk
:
 где  - минимальное напряжения питания при заданном допуске.
 минимальное напряжение питания при допуске 5%
n=10 – нагрузочная способность
 и  - максимальные значения входного тока КМДП-элемента и обратного тока коллектора транзистора VT, которые достигаются при минимальной температуре Tмакс
, заданного температурного диапазона работы ПУ.
 уровень логической «1» на выходе К175ЛА7
 кОм
Запишем второе ограничение сверху на величину Rk
:
Сn
=nCвх
+См
=10*15+50=200 пФ
Отсюда  кОм
Из условия тока коллектора насыщенного транзистора VT максимально допустимым током Iк макс
для наихудшего соотношения параметров определим ограничение снизу на величину Rk
:
 где  - максимальное напряжения питания при заданном допуске.
Таким образом, мы получаем двухсторонне ограничение на величину Rk
, где:
где =9В+0,45В=9,45В
 В – напряжение насыщения коллектор-эмиттер
 А – максимально допустимый ток коллектора транзистора
 мкА
 кОм
Таким образом, мы получили двухсторонне ограничение на Rk
 кОм  кОм  кОм
Выберем величину Rk наиболее подходящую под двухсторонне ограничение:
Мощность, рассеиваемая на резисторе Rk при насыщении транзистора VT, определяется выражением:
- Выбор номинала резистора
Rб.
Составим систему неравенств, из которых выберем номинал резистора в соответствии со стандартным рядом номиналов.
Определим первое и второе ограничение снизу:
 
U*
=0.8В – напряжение насыщения база-эмиттер транзистора
Iб
max
=0.1 А – максимально допустимы ток базы транзистора
 кОм  кОм
Определим ограничение сверху на величину Rб.
  кОм
Выбираем величину сопротивления резистора в соответствии со стационарным рядом номиналов резисторов Rб=13кОм
Сервис онлайн-записи на собственном Telegram-боте
Попробуйте сервис онлайн-записи VisitTime на основе вашего собственного Telegram-бота:
— Разгрузит мастера, специалиста или компанию;
— Позволит гибко управлять расписанием и загрузкой;
— Разошлет оповещения о новых услугах или акциях;
— Позволит принять оплату на карту/кошелек/счет;
— Позволит записываться на групповые и персональные посещения;
— Поможет получить от клиента отзывы о визите к вам;
— Включает в себя сервис чаевых.
Для новых пользователей первый месяц бесплатно.
Зарегистрироваться в сервисе
- Определение мощности потребляемой ПУ.
Мощность, потребляемая ПУ от источника питания Е в состоянии логической «1» на выходе для наихудшего соотношения параметров определяется выражением:
  мВт
Мощность, потребляемая ПУ от источника питания Е в состоянии логического «0» на выходе для наихудшего соотношения параметров определяется выражением:
- Построение передаточной характеристики ПУ
На передаточной характеристике ПУ можно выделить три участка
а) Если Uвх , VT находится в отсечке и Uвых определяется выражением
 
б) Если Uвх
= =0,8В то VT открыт и его ток базы равен
пока транзистор VT находится в активном режиме.
 мА
Ток Iб
транзистора VT достигает значения IбНАС
при UВх
=
в) Если Uвх
1,3В то VT находится в насыщении и Uвых
=UкэНАС
=0,2В
Зависимость Uвых от Uвх выражается формулой
|
