Микроэлектроника курсовая

СОДЕРЖАНИЕ

1. Качественный анализ схемы 3

2. Расчет параметров статики 4

3. Анализ схемы на ЭВМ 6

1. Качественный анализ схемы

а) X =”0”

При этом эмиттерный переход VT1 будет открыт, а коллекторный заперт, следовательно транзисторы VT4 и VT8 будут закрыты, а транзисторы VT6 и VT7 будут открыты, следовательно на выходе схемы Y=”1”.

Также Y=”1” если хотя бы один X будет равен нулю, при этом коллекторный переход VT1 будет заперт.

б) X =”1”

При этом эмиттерный переход VT1 будет заперт, а коллекторный открыт, следовательно транзисторы VT4 и VT8 будут открыты, а транзисторы VT6 и VT7 будут закрыты, следовательно на выходе схемы Y=”0”

В результате на схеме представлен двухвходовый логический элемент «ИЛИ-НЕ».

2. Расчет параметров статики

а) Пусть Х= “0”, тогда Y=”1”

При этом переход база-эмиттер VT1 будет открыт, следовательно VT2 и VT6 будут закрыты, а VT4 и VT5 открыты.

R1 4k	R2 4k	R3 1,6k	R7 130
VT6
VT2	VT3	VT4
X2
Y
VT8
VT5

VT1-открыт, значит UVT1бэ=0,7В

UVT1бэ= UVT2бэ= UVT6бэ UVT7бэ =0,7В

На входе Х логический “0”. Пусть это соответствует потенциалу 0,1В, тогда т. к. соответствующий переход база-эмиттер VT1 открыт, на базе VT1 будет напряжение

UVT1б = UVT1э+ UVT1бэ=0,1+0,7=0,8В

IR1=(Eп-UVT1б)/R1=(5-0,8)/4k=1,05мА – входной ток нуля.

Рассмотрим ток через резистор R6. Так как коллекторный ток транзистора VT6 много больше (в bVT4»100 раз) его тока базы, то можно считать, что IR6 » IкVT6 и в первом приближении пренебречь током базы транзистора VT6.

IR6=(Eп — UVT6бэ)/R6=(5-0,7)/1,6k=2,68мА

IR3 = IбVT6 = IR6 / (1+bVT6) =26,8мА/101=26,5мкА

UVT6б=Еп-IR3*R3=5-26,5мкА*1,6k=4,74B

UэVT6 = UбVT6 – 0,7В = 4,74 –0,7 = 4,04 В

IкVT6 = bVT6*IбVT6 =100*4,04мкА=0,404мА

Пусть выходной ток единицы для данного логического элемента будет равен: Iвых“1”= 0,2мА, тогда

IR7 = IкVT4 + Iвых“1” =0,404мА+0,2мА=0,604мА

UкVT6 = UкVT6 = EП — IR7*R7 =5-0,604мА*130=4,921В

Uвых”1” = UкVT5 – UкэVT5

Ток потребления элемента в этом состоянии:

Iпотр“1” = IR1+ IR3+ IR7 =1,05мА+26,5мкА+0,604мА=1,65426мА

Потребляемая мощность:

Pпотр“1” = Iпотр“1” * EП = 1,65426мА * 5В = 8,2713мВт

б) Пусть Х=”1”, тогда Y=”0”

При этом переход база-коллектор VT1 будет открыт, следовательно VT4 и VT8 будут открыты, а VT6 и VT7 закрыты.

VT8 — открыт и насыщен, следовательно UбэVT8 = 0,8В

UбVT8=UэVT4=UэVT8+UбэVT8=0+0,8=0,8В

VT4 — открыт и насыщен, UбэVT4=0,8В

UбVT4=UэVT4+UбэVT4=0,8+0,8=1,6B

UбVT1=UкVT1+UбкVT1=1,6+0,7=2,3В

IR1=(EП-UбVT1)/R1=(5-2,3)/4k=0,67мА – входной ток нуля

UкVT4=UбVT4-UбкVT4=1,6-0,7=0,9В

UэVT6=UкVT4-UбкVT6=0,9-0,7=0,2В

IR3=(EП-UкVT4)/R3=(5-0,9)/1,6k=2,56мА

IR6=( UкVT4-UбкVT6)/R6=(0,9-0,7)/1,6k=12,5мкА

Если bVT6»100, то IэVT6=IR6=IбVT6+IкVT6=IбVT6(1+bVT6)

IбVT6=IэVT6/(1+bVT610)=12,5мкА/101»1,24мкА

Тогда IR7=IкVT6=IR6–IбVT6=12,5мкА–1,24мкА=11,26мкА

UкVT6=EП–IR7*R7=5-11,26мкА*130=5-0,00563=4,9943В

IэVT4= IR1+IR3=0,67+2,56=3,23мА

Поскольку IэVT4 проходит через узел R4,R5,VT5, а в данной работе мы значения токов и напряжения для этих элементов не рассчитываем, то считаем, что на базе транзистора VT8 уменьшается в 2 раза, т. е. IбVT8= IэVT4/2=3,23мА/2=1,61мА

Ток потребления элемента в этом состоянии:

Iпотр“0” = IR1+ IR3+ IR7 =0,67мА+2,56мА+11,26мкА=3,24мА

Потребляемая мощность:

Pпотр“0” = Iпотр“0” * EП = 3,24мА * 5В = 16,2мВт.

3. Анализ схемы на ЭВМ

Рис.1. Параметры статики, а)

Рис.2. Параметры статики, б)

Рис.3 Рассчитанные параметры динамики