Проектирование мультивибратора на трёх логических элементах серии КМОП
При построении генераторов на основе цифровых интегральных схем, для обеспечения используются усилительные свойства логических инверторов. Поэтому для обеспечения устойчивых колебаний необходимо вывести ЛЭ на линейный участок передаточной характеристики — участок между логическим нулем и единицей. После этого остается ввести положительную ОС по напряжению с помощью конденсаторов. Основу активной… Читать ещё >
Проектирование мультивибратора на трёх логических элементах серии КМОП (реферат, курсовая, диплом, контрольная)
Министерство образования и науки Новосибирский государственный технический университет Курсовая работа по дисциплине «микроэлектроника»
на тему: «Проектирование мультивибратора на трёх логических элементах серии КМОП»
Факультет: РЭФ Группа: РМ2−01
Преподаватель: Орлик В.В.
Студент: Колосов П.А.
Новосибирск, 2013
Введение
Генераторы — специальные элементы цифровых устройств, предназначенные для формирования последовательности электрических сигналов различной формы. Генераторы обеспечивают работу цифрового устройства во времени по закону, определяемому внутренней структурой устройства, и характеризуются частотой сигнала, стабильностью частоты, возможностью управления частотой, формой сигнала, скважностью и т. п.
При построении генераторов на основе цифровых интегральных схем, для обеспечения используются усилительные свойства логических инверторов. Поэтому для обеспечения устойчивых колебаний необходимо вывести ЛЭ на линейный участок передаточной характеристики — участок между логическим нулем и единицей. После этого остается ввести положительную ОС по напряжению с помощью конденсаторов. Основу активной базы мультивибраторов составляют инверторы, охваченные комбинациями отрицательной и положительной обратной связи. Отрицательная обратная связь вводится с целью вывода инвертора по постоянному току на линейный участок передаточной характеристики, положительная обратная связь обеспечивает условия регенеративного процесса.
1. Исходные данные
Eп=15 В, f0=40kГц.
Для проектирования мультивибратора выбрана схема КР1561ЛА9, которая имеет следующие основные параметры:
2. Принципиальная схема мультивибратора В качестве генератора прямоугольных импульсов (ГПИ) выбираем распространенную схему мультивибратора на логических элементах ИЛИ-НЕ генератор цифровой интегральный мультивибратор
R1 осуществляет отрицательную обратную связь. Величина этого резистора для серии КМОП — десятки и сотни кОм.
R2 играет вспомогательную роль, ограничивая бросок тока на входе ЛЭ D1.
С1 осуществляет положительную обратную связь.
3. Работа схемы Рассмотрим подробнее работу генератора с момента, когда на входе D1 напряжение равно «0». В этом случае на выходе элемента D2 напряжение также равно «0», а на выходе D3 — «1». Конденсатор С заряжается через резистор R1 по экспоненте, напряжение на его левой обкладке при этом стремится в пределе к напряжению питания (рис. 3, а). Когда напряжение на входе D1 подойдёт к порогу переключения, напряжение на выходе D1 начнёт плавно снижаться (рис. 3, б) и когда оно приблизится к порогу переключения элемента D2, напряжение на выходе D2 начнёт повышаться (рис. 3, в). Небольшое повышение на выходе элемента D2 передастся через конденсатор С на вход D1, что вызовет лавинообразный процесс переключения всех ЛЭ генератора. Напряжение на выходе элемента D3 станет равным «0», на входе D1 несколько превысит напряжение питания, начнётся процесс перезаряда конденсатора с плавным уменьшением напряжения на входе D1
рис. 3
4. Расчёт характеристик и элементов схемы Проведем приближенный расчет длительностей tи1, tи2, предположив, что выходные сопротивления ЛЭ достаточно малы, уровень логического нуля близок к нулю, а уровень логической единицы обозначим через U1.
T=1/f0
Постоянная времени:
ф = С1(R1+R2)
Длительность импульса в схеме:
Длительность пауз между импульсами равна:
Сумма длительностей определит период колебаний:
Для случая R2<1 и UПО = UП1 = ½U1 получим приближенное значение для периода T:
Исходя, из и начальных данных определим период колебаний и постоянную времени:
T=25мкс; ф=T/1,4? 18мкс Исходя из условия: R2<1, примем сопротивление R2=50кОм и R1=0,5кОм Определим ёмкость конденсатора C1:
Найдём длительности импульса и паузы:
Таким образом, скважность S:
Заключение
В заключении можно подвести итог проделанной работы и оценить характеристики рассчитанной схемы. Итогом работы является мультивибратор на трёх ЛЭ. Также были выбраны и рассчитаны активные и пассивные элементы схемы и показатели схемы.
1. Подъяков Е. А., Орлик В. В. Электронные цепи и микросхемотехника. Ч.4. Импульсные и цифровые устройства: Учеб. пособие. — Новосибирск: Изд-во НГТУ, 2005. — 116с.
2. Бирюков С. А. Применения цифровых схем серий ТТЛ и КМОП. — 2-е изд., стер. — М.: ДМК, 2000. — 240с.
3. Преснухин Л. Н., Воробьёв Н. В., Шишкевич А. А. Расчёт элементов цифровых устройств. — 2-е изд., Москва: Высшая школа, 1991.