Введення
Засобом вирішення проблеми збільшення надійності, зниження вартості, масо-габаритів і енергоспоживання РЕА є комплексна мініатюризація, в широкому сенсі означає системний підхід до застосування в апаратурі засобів мікроелектроніки, а в прикладному сенсі - метод створення апаратури, при якому всі її вузли, блоки і пристрої виконані на базі виробів мікроелектроніки. Основним видом виробів мікроелектроніки є ІМС, які можуть бути кваліфіковані за технологією виготовлення, ступеня інтеграції, функціональному призначенню і по застосованості в апаратурі. Гібридні ІМС (микросборки) являють собою комбінацію плівкових пасивних елементів і дискретних активних компонентів, розташованих на загальній діелектричної підкладці. В даний час в якості дискретних активних елементів, крім безкорпусних транзисторів і діодів, широко використовуються напівпровідникові ІМС, зокрема, ОУ, тригери, регістри і т.д. Таким чином, гібридні ІМС являють собою не тільки функціональні вузли (підсилювачі, ланки фільтрів і т.д.), а й цілі блоки і пристрої РЕЛ. Аналогом гібридної ІМС (микросборки) в МЕА третього покоління є друкована плата, заповнена компонентами у вигляді корпусовані ІМС.
Використання гібридних ІМС в РЕА четвертого покоління дозволяє різко зменшити масогабаритні параметри і підвищити надійність. Основу біполярних напівпровідникових ІМС складають n + -р-n транзистори. Відмінності параметрів і характеристик інтегрального транзистора від дискретного визначається розташуванням всіх трьох висновків на одній поверхні, а також впливом підкладки. Діоди напівпровідникових ІМС реалізуються на основі біполярних транзисторів, причому їх параметри залежать від схеми включення транзистора як діода.
Малюнок 1 - Початкова схема
Таблиця 1 - Комбінації вхідних сигналів
Остання цифра номера студенческоюЗначенія вхідних сігналовбілета12348111010011011
1. Електричний розрахунок цифрової схеми
Для розрахунків струмів і напруг в ланцюзі можливе використання спрощеної моделі вольтамперних характеристик (ВЛХ) діодів і транзисторів, так як транзистори працюють в режимі ключа, а інтегральна схема ТТЛ виготовляється з кремнію.
Спрощена модель кремнієвого біполярного транзистора:
якщо на кожному з двох pn переходів транзистора діють прямі напруги, що не перевищують значення U *, або зворотні напруги, то транзистор закритий і всі струми вважаються рівними нулю;
якщо через емітерний перехід протікає прямий струм, то напруга база-емітер одно U *=0,7 В, транзистор відкритий і може перебувати в одному з двох режимів: активному або насичення; для уточнення режиму обчислюють струм бази IБ твір? ? IБ, і максимально можливе значення струму колектора насиченого транзистора IКH, потім проводять порівняння: якщо? IБ lt; IКH, то режим активний, якщо? ? IБ gt; Iкн, то режим насичення;
струм колектора в активному режимі не залежить від напруги на переході колектор-база і дорівнює Ік =? ? IБ;
напруга на переході колектор-база в режимі насичення одно 0,6 В, тоді напруга колектор-емітер одно 0,1 В.
Отже, при виконанні розрахунків приймаємо: U? =0.1 В, U? gt; 3 В, падіння напруги на діоді і емітерний перехід при прямому включенні одно 0,7 В, коефіцієнт передачі струму бази? =50, інверсний коефіцієнт передачі струму бази? 1=0, 05.
Проведемо розрахунок для комбінації вхідних сигналів 1110 raquo ;, тобто згідно з прийнятими значеннями Ubxi=Ubx2=Ubx3=U ' gt; 3 B, а UВХ4=U? ,=0,1 В. Визначимо величину струму через резистор R1. Розглянемо всі можливі шляхи, по яких може протікати цей струм. У схемі тільки одне джерело напруги - джерело живлення +5 В. Тому всі постійні струми в схемі можуть протікати тільки в одному напрямку від шини +5 В до загальної шини.
На малюнку 2 виділено частину схеми, за якою може протікати струм, що йде через R1 (струм I).
Малюнок 2 - Часткова схема для розрахунку струму It, при комбінації вхідних сигналів 1110
Припустимо, що струм протікає через переходи Б-Е2 транзистора VT1, то напруги на цьому переході, відповідно до запропонованої вище моделі рівні 0,7 В. Отже потенціал бази транзистора VT1 (точка А) дорівнює 0,8 В. UA=U ° + UБЕ=0,1 + 0,7=0,8 В.
Зауважимо, що перехід база-емітер Б-Е1 знаходиться під зворотною напругою, так як потенціал бази (р- область) нижче, ніж потенціал емітера (n-області) на величину 0,8-3= - 2,2 В. Тому через цей перехід протікає тільки зворотний струм.
Струм правої гілки при цьому буде відсутній, так як для того щоб він протікав у точці А пот...
