Анализ схемы логического элемента

На рисунке 1 представлена принципиальная схема логического элемента.

Рис. 1

Проведём расчет для комбинации входных сигналов «1101», то есть согласно принятым значениям Uвх1=Uвх2=Uвх4=U1 > 3 В, а Uвх3=U0 = 0,1 В.

Определим величину тока через резистор R1. Рассмотрим все возможные пути, по которым сможет протекать этот ток. В схеме только один источник напряжения - источник питания +5В. По этому все постоянные токи в схеме могут протекать только в одном направлении от шины +5В к общей шине.

Разделим условно схему на две части.

Рис. 2

Рис. 3

Проведем расчет для комбинации «1101» в первой части схемы (рис. 2)., то есть для случая, когда на оба эмиттера VT1 подано высокое напряжение соответствующее логической единице.

UВХ1 = UВХ2 > 3 В

Потенциал в точке А на базе VT1 будет равен

UA = UБК1+UБЭ2 = 0,6+0,7 = 1,3 В

Так как между данной точкой и общей шиной включено последовательно два p-n перехода: база-коллектор VT1 и база-эмиттер VT2. Так как все два эмиттера транзистора VT1 находятся под более высоким потенциалом, чем база, то оба эмиттерных перехода закрыты и ток точки А протекает по правой ветви. Тогда то I1 равен

1 = (E-UA)/R1 = (5-1,3)/10·103 = 0,00037 = 0,37 мА

Через входные эмиттерные переходы протекают обратные токи. Вычислим эти токи, умножая ток базы VT1 (I1) на инверсный коэффициент передачи тока В1:

Э1 = IЭ2 = I1·В1 = 0,00037·0,05 = 1,85·10-5 А = 0,0185 мА

В транзистор VT1 втекают три тока IЭ1, IЭ2 и I1, а вытекает через коллекторный переход и попадает в базу транзистора VT2 только один ток IБ2. Исходя из этих соображений вычисляем ток базы VT2:

Б2 = IЭ1+IЭ2+I1 = 0,000407А = 0,407 мА

Так как транзистор VT2 открыт, то его напряжение коллектор-эмиттер будет 0,1 В Найдем ток через резистор R2.

2 = (E-UK2)/R2 = (5-0,1)/8·103 = 0,000612 = 0,612 мА

Предполагаем, что транзистор VT2 находится в режиме насыщения, тогда напряжение UКЭ2 = UБЭ3 = 0,1В. Следовательно, VT3 закрыт и ток его коллектора равен нулю.

Проведем расчет для комбинации «1101» во второй части схемы (рис. 3)., то есть для случая, когда на первый эмиттер VT4 подано низкое соответствующее логическому нулю, а на второй высокое напряжение соответствующее логической единице.

UВХ3 = 0,1 В

UВХ24 > 3 В

Покажем на схеме как будут при этом распределяться токи и потенциалы. Ток протекает через переход Б-Э2 транзистора VT4. Напряжение, согласно предложенной модели, равно 0,7В. Следовательно потенциал базы транзистора VT4 (точка B) равен

B = U0+UБЭ2 = 0,1+0,7 = 0,8 В

Переход база-эмиттер Б-Э1 находится под обратным напряжением, так как потенциал базы ниже, чем потенциал эмиттеров на величину 0,8-3 = -2,2В. Поэтому через этот переход протекает только обратный ток. Ток в правой ветви будет отсутствовать, так как для того чтобы он протекал в точке B требуется потенциал равный

БК4+UБЭ5 = 0,6+0,7 = 1,3 В

Следовательно транзистор VT5 будет закрыт. Находим ток I3

3 = (E-UB)/R3 = (5-0,8)/8·103 = 0,000525 = 0,525 мА

При этом через резистор R4 протекает только входной ток логического элемента нагрузки, равный по условию I3 = 0,04 мА. Тогда напряжение ны выходе будет равно

вых = E-I3·R3 = 5-0,04·10-3·800 = 4,96 В

Полученное напряжение Uвых близко к напряжению питания и соответствует уровню логической единицы.

Проведём расчет для комбинации входных сигналов «0110», то есть согласно принятым значениям Uвх2=Uвх3=U1>3В, а Uвх1=Uвх4=U0=0,1В.

Ток протекает через переход Б-Э1 транзистора VT1. Напряжение, согласно предложенной модели, равно 0,7В. Следовательно потенциал базы транзистора VT1 (точка A) равен

A = U0+UБЭ2 = 0,1+0,7 = 0,8 В

Переход база-эмиттер Б-Э2 находится под обратным напряжением, так как потенциал базы ниже, чем потенциал эмиттеров на величину 0,8-3 = -2,2В. По этому через этот переход протекает только обратный ток. Ток в правой ветви будет отсутствовать, так как для того чтобы он протекал в точке А требуется потенциал равный

БК1+UБЭ2 = 0,6+0,7 = 1,3 В

Перейти на страницу: 1 2 3 4

Другое по теме:

Разработка и исследование в среде Multisim 10 формирователя электрического сигнала трапецеидальной формы
Целью курсового проекта является овладение навыками проектирования различных электронных схем, используемых в аппаратуре вычислительной техники и развитие навыков работы с технической и справочной литературой. В курсовом п ...

Расчет преобразователя микроконтроллера с CAN-шиной
Быстрое развитие микроэлектроники и широкое применение ее изделий в различных сферах человеческой деятельности, в том числе и промышленности, а так же высочайшая степень сложности выполняемых ими функций являются одними из ос ...

©  www.techvarious.ru - 2020