Название: Схема сопряжения датчика с ISA
Вид работы: реферат
Рубрика: Радиоэлектроника
Размер файла: 36.04 Kb
Скачать файл: referat.me-320554.docx
Краткое описание работы: Схемотехника 1. Базовые элементы ТТЛ 155-й серии. Схемы, принцип работы, назначение элементов ИЛИ К155ЛА3 и К155ЛР1. Обеспечивает требование быстродействия и потребляемой мощности. В интересах согласования с ЛЭ других типов используются преобразователи уровня в виде схемы с простым инвертором или со сложным инвертором.
Схема сопряжения датчика с ISA
Схемотехника
1. Базовые элементы ТТЛ 155-й серии. Схемы, принцип работы, назначение элементов ИЛИ К155ЛА3 и К155ЛР1.
ТТЛ
Обеспечивает требование быстродействия и потребляемой мощности. В интересах согласования с ЛЭ других типов используются преобразователи уровня в виде схемы с простым инвертором или со сложным инвертором. Для реализации можно использовать диодно-резисторную логику (Шотки) со сложным инвертором.
ЛЭ ТТЛ с простым инвертором
Достоинства
1. Простота технической реализации (на одном кристалле).
2. Малые паразитные емкости, следовательно большое быстродействие.
Недостатки
1. Более низкая помехоустойчивость по сравнению с ДТЛ (U+ пом ТТЛ < U+ пом ДТЛ , U- пом ТТЛ < U- пом ДТЛ )
2. Малый Kраз (Kраз — число единичных нагрузок, одновременно подключенных к выходу ЛЭ )
Применяется в тех случаях, когда не требуется высокие устойчивость от статических помех и Kраз.
Схема с открытым коллектором.
Можно включать резистор, светодиод, реле, обмотку мощного трансформатора. Схема ТТЛ явл. дальнейшим развитием ДТЛ. Так ДРЛ (диодно-резисторная логика) заменена на МЭТ (многоэмиттерный транзистор) с резистором.
Рис.1
Для реализации операции y=x1 x2
Рис.2
Рис.3
База–коллектор VT1 выполняют функцию смещающего диода VD3 с схеме ДТЛ. Эквивалент диода VD4 ДТЛ в схеме ТТЛ отсутствует.
Достоинства
1. Отсутствует сопротивление утечки (в ДТЛ R2).
2. МЭТ обеспечивает рассасывание неосновных носителей из области базы VT2
Условия
1. Положительная логика
2.
3.
1 случай
x1 =x2 =1, т.е. Ux1 =Ux2 =U1 ® “1”
МЭТ выполняет следующие функции:
1. Операция “И”
2. Усиление сигнала.
3. VD1, VD2.
4. VD3 в схеме ЛЭ ДТЛ.
VD1 ® (база-эмиттер VT1)х1 ,
VD2 ® (база-эмиттер VT1)х2.
Диод смещения VD3 ® база-коллектор VT1
Переход база-эмиттер VT1 смещённый в обратном направлении; переход база-коллектор VT1 смещён в прямом направлении, Þ режим активный инверсный
Uк-э МЭТ » 0,1 В
Uа = Uб-к VT1 о + Uб-э VT2 о – Uк-э VT1 » 1,5 В
VT2, R2 реализуют “НЕ”. Принцип такой же, как в ДТЛ (VT2 открыт, насыщен. Rвых мало (» 5..40 Ом) Þ Uy = U0 » 0,2В
2 случай
Ux1 = 0,2В Ux2 = 4В
(Up – Un)VT1 x1 = UИП – Ux1 =5 – 0,2 = 4,8В
Открыт, т.о. Ua = Uб-э VT1 x1 откр. + Ux1 = 0,8 + 0,2 = 1В
Для того, чтобы открыть VT1б-к
и VT2э-б
требуется
VT2 закрыт.
МЭТ находится в открытом и насыщенном состоянии. Режим активный и насыщенный.
ЛЭ ТТЛ-типа серии К155
1. Краз мало в ТТЛ с простым инвертором
2. Rвых » Rк VT
Для устранения недостатка применяют ТТЛ со сложным инвертором.
Рис.4 ЛЭ ТТЛ-типа со сложным инвертором.
Состав схемы
1. На VT1 МЭТ и R1 собран коньюнктор .
2. Сложный инвертор (VT2-VT5, R2-R5).
3. Демпфирующий диод VD3.
Сложный инвертор включает в себя:
1. VT2 c R2, R3, R4, VT5. С одной стороны фазоразделительный каскад с корректирующей цепочкой VT5, R3, R4.
2. Выходной каскад (VT3, VT4, VD3, R5).
a) Эмиттерный повторитель на VT3 (ЭП ).
b) Инвертор на VT4.
Назначение VD1, VD2 .
Это так называемые демпфирующие диоды — для шунтирования (на корпус) сигнала отрицательной полярности с уровнем более 0,6В. При положительной логике уровни сигналови
при UИП
= +5В.
1. Входные цепи имеют паразитное С и паразитное L.
2. Наводки (наведённые статические помехи).
Первые создает колебательный контур (к/к
)
Рис. 5
В момент окончания сигнала (Ua – Uk)VD1,2 = 0 – (-0,8) = 0,8В > UVD3 = 0,6В
Þ VD1 открыт и Þ RVD О = Rпр = 5..20 Ом и устраняется отрицательная полярность в помехе. Положительная помеха влияния не оказывает вследствие своей малости.
МЭТ
VT1, R1 предназначены для реализации операции “И”. Он представляет собой диодную сборку. Сравним с ДТЛ
1. (б–э )х1 ® VD1 (ДТЛ).
(б–э )х2 ® VD2 (ДТЛ).
(б–к )VT1 ® VD3 (диод смещения ДТЛ)
2. Выполняет операцию усиления.
3. При закрывании VT2 c области базы (p ) осуществляется рассасывание неосновных носителей Þ VT1 заменяет Rутечки , включенную в цепь базы транзистора VT1 ДТЛ (R3).
Режим работы транзистора VT1
1. Режим насыщения.
2. Активный инверсный.
1. Происходит в случае воздействия на вход сигнала низкого уровня. В этом случае б–э смещаются в прямом направлении, R мало, транзистор открыт и насыщен; б–к смещен в обратном направлении, но открыт.
2. Если на x1 и x2 подана “1”, то б–э смещены в обратном направлении, R велико, а б–к смещен в прямом направлении (R мало).
Рассмотрим назначение VT2
Если замкнуть R3 на корпус и сделать два разрыва (как показано на рис.4). VT2 предназначен для управления VT3 и VT4. В насыщенном состоянии ток Iэ VT2 =Iк +Iб (Iн VT2 < Iн VT4 ). Если в точке k «–», то в точке с «–».
VT3(ЭП)
ЭП имеет Rвых малое при любой нагрузке в эмиттерной цепи. Rвых при выключенном ЛЭ также мало. В случае воздействия на вход «0» закрывается VT3. Этим исключается возможность протекания сквозного тока от источника питания через открытые VT3 и VT4. В случае открытого VT3 VD3 закрывается, т.е. отсутствует недостаток простого инвертора, т.е. мощность потребления меньше.
1 случай
U1 = U2 = U1 ® “1”
(б-э )VT1 смещены в обратном направлении.
(б-к )VT1 смещён в прямом направлении. Þ VT1 работает в активном инверсном режиме. Потенциал т. а достаточен, чтобы открыть переход (б-к )VT1, (б-э )VT2, (б-э )VT5 и (б-э )VT4.
При открытом p-n переходе
VT2 открыт и насыщен
Ток протекает по цепи: «+»ИП ® R2 ® (к-э )VT2о.н. ® R3 ®VT5 ® корпус
÷ R4 ö
VT4 открывается напряжением Uc . Оно создается после открытия VT2 и VT5 током эмиттера VT2.
Корректирующая цепочка предназначена для защиты от статических помех (для увеличения ) по сравнению с ЛЭ без корректирующей цепочки за счет изменения формы. В интересах повышения помехоустойчивости используется VT2 (это VD4 в схеме ДТЛ)
(б-э )VT1 ® VD4 ДТЛ
(б-э )VT2 ® VD3 ДТЛ
Uколлектора насыщения VT4 =0,1В
2 случай
Если на один из входов подать уровень напряжения, соответствующим логическому «0», то через переход (б-э )VT1 ток протечет по цепи: «+»ИП ® R1 ® (б-э )VT2 ® X1 ® корпус
Ua = U(б-э )откр.VT1 + UX1 = 0,8 + 0,2 = 1В
Uk = Ua – U(к-э )VT1 = 1 – 0,1 = 0,9В
VT2-VT4 – закрыты
При VT2 закрытом Uб » UИП = 5В. VT3, VD3 открыты, Þ Uy = UИП – U( б-э ) VT3 – UVD3 о = = 5–1,6 = 3,4В
Параметры ТТЛ со сложным инвертором
Основным параметром в статическом режиме является , , Рпот.ср. (средняя потребляемая мощность).
на VT3 мало Þ Kраз высок!
Рис. 6
при X2
ЛЭ включен, т.е. VT2 и VT4 открыты и насыщены. VT3 и VD3 закрыты.
При Uвых = U0 Þ
ЛЭ ТТЛ-типа с открытым коллектором
Применение: в случае включения в выходной каскад таких компонентов, как реле, светодиод, трансформатор и т.д. и в случае включения резистора в коллекторную цепь с подачей более высокого напряжения питания (до 30В).
Рис.7
ЛЭ ТТЛ-типа с 3-мя состояниями выхода
Roff — высокое выходное сопротивление
Рис.8
Фрагмент таблицы истинности:
X1 |
X2 |
X3 |
Y |
1 |
1 |
1 |
Roff |
0 |
1 |
0 |
1 |
Состав схемы:
1. Коньюнктор (VT1, R1). В точке 1 .
2. Сложный инвертор с корректирующей цепочкой: фазоразделительный каскад, корректирующая цепочка, ЭП.
Кроме этих компонентов в схему включены VT6, R6, R7. Коллекторная цепь VT6 включена в коллекторную цепь VT2 в точке а . Это необходимо для реализации третьего состояния схемы. Рассмотрим принцип работы с использованием таблицы истинности. Пусть на входах высокий уровень (1 поз. таблицы). В этом случае VT6 открыт и насыщен . Сопротивление VT6 мало (составляет rвых VT6 = rн =5..20 Ом). Из этого следует, что U( к-э)н VT6 @ 0,2В. Þ Ua = 0,2В. Определим, какое U в т.1 Uк = Uб VT2. VT1 – активный инверсный режим. U1 > Ua Þ VT2 – активный инверсный режим. Ток течет по цепи:
«+»ИП ® R1 ® б-к VT1® б-к VT2 ® к-э VT6 ® корпус ® «–»ИП.
U1 = U(б-к)о VT2 + U( к-э )нас VT6 = 1В
В этом случае закрыт VT5. Дальше цитата Тимошенко В.С.: «А в каком же состоянии VT4 и VD1? Да они же закрыты!!!». Þ на выходе высокое сопротивление Roff .
2 позиция таблицы. VT6 закрыт, Rк-э высокое.
Вывод: в случае подачи на вход X3 U0 при положительной логике VT6 закрыт и схема ЛЭ может иметь 2 состояния – включенное и выключенное.
Базовые ЛЭ ЭСЛ-типа 500 -ой серии.
Достоинства: ЛЭ ЭСЛ-типа применяются в быстродействующих устройствах, т.к. она (ЭСЛ) имеет малое tздр (время задержки). Это обусловлено:
(1), где Uл – логический перепад. (Примечание. Для ТТЛ с простым инвертором )
Если в (1) при Cн = const уменьшить Uл , то tздр уменьшается.
ЛЭ ЭСЛ имеет малый уровень логического перепада, дост. Большой ток зарада Cпар , Þ длительность положительного перепада схемы мала. Рассмотрим состав, принцип работы и назначение элементов схемы. При положительной логике U1 = – 0,9В, U0 = – 1,7В, опорное напряжение .
«ИЛИ–ИЛИ–НЕ»
Рис.9
1. Токовый переключатель.
2. Источник опорного напряжения.
3. Эмиттерные повторители.
1. VT1, VT2 – левое плечо дифференциального усилителя.
R1, R2, R5
R3, R4 – сопротивления утечки.
На б VT1 и VT2 подаются входные сигналы.
На б VT3 поступает опорное напряжение –1,3В.
Uл = U1 – U0 = 0,8В
2. Делитель R7R8, диоды VD1 и VD2, ЭП VT4R6, VT3.
3. VT5R9 (R9 и R10 в схему ЛЭ в интегральном исполнении не входят).
VT6R10
U(б-э)о VT5,6 = 0,8В
Работа
X1 = X2 = 0
U1 = – 0,9В
U0 = – 1,7В
Uоп = –1,3В
VT1 и VT2 закрыты. Iк1,2 = 0. VT3 открыт. При этом Uc =–(Uоп ) + (–U(б-э) VT3 ) = (–1,3) + (–0,75) = = –2,05В
Что с VT3? Проверим: (Uб – Uэ )VT3 = (–1,3) – (–2,05) = 0,75 — он открыт.
(Uб – Uэ )VT1,2 = (–U0 ) – (–Uc ) = (–1,7) – (–2,05) = 0,35В < Uэз = 0,6В Þ VT1,2 – закрыты.
Т.к. через R1 при закрытых VT1 и VT2 протекает ток Iб VT5 (ЭП) по цепи:
«+»ИП ® R1 ® б-э VT5® R9 ® «–»ИП
Режим работы VT5 подобран так, что он всегда открыт и через него течет ток:
«+»ИП ® R1 ® к-э VT5 ® R9 ® «–»ИП
Uб-э VT5o = –0,8В
Uy1 = (Ua + Uб-э VT5 ) = (–0,1) + (–0,8) = –0,9В ® U1 = – 0,9В
Uc = Uб-э VT3o + Uоп = (–0,75) + (–1,3) = –2,05В
через R2 протекает ток Iк VT3 , Iб VT6. Т.о. создается напряжение Uб = (Iк VT3 + Iб VT6 ) R2 = –0,9В
Uy2 = Uб + Uб-э VT6o = (–0,9) + (–0,8) = –1,7В
ИЛИ–НЕ В этом случае y2 = «0»
ИЛИ y1 = «1»
X1 = X2 = 1
В этом случае VT1,2 открыты, но ненасыщены Þ отсутствует избыточность зарядов в цепи базы Þ tздр мало.
VT3 закрыт
Uc = UX1,2 + Uб-э VT1,2o = (–0,9) + (–0,75) = –1,65В. Через R2 протекает только Iб .
y1 = «0»
y2 = «1»
Источник опорного напряжения предназначен для создания стабильного напряжения (–1,3В). Включаются R7, R8.
Т.к. температура изменяется, то требуется температурная компенсация VD1,2, VT4, R6
VD1,2 — для термокомпенсации (для обеспечения пропорционального изменения тока делителя). В точке d в зависимости от to C меняется потенциал.
Работа источника опорного напряжения (ИОН).
Если соединить базу VT3 с точкой d и убрать VD1,2 (закоротить), т.е. исключить VT4 (ЭП) и R6, чтобы мы имели .
Когда VT3 открыт, то имеем недостаток: через R7 кроме Iдел протекает Iб VT7 Þ
(Iдел + Iб VT3 ) R7 = , Iб VT3 = I ( to )
Как видно, постоянство опорного напряжения на базе VT3 не обеспечивается. Для ликвидации этого недостатка вкл. VT4R6. Тогда через делитель R7R8 всегда протекает ток равный Iдел + Iб VT4 . Но и в этом случае не обеспечивается стабильность напряжения, т.к. Iб VT4 = I ( to ). Существует необходимость ввести диоды VD1,2, в которых R меняется в зависимости от изменения to Þ изменяется ток Iдел. Этим компенсируется изменение токов Iб VT4 и Iб VT3 от температуры и обеспечивается температурная стабилизация.
Определим потенциал т. d .
Т.к. Uб VT3 = Ud + Uб-э VT4 , то
Ud = –Uб-э VT4 + Uб VT3 = –(Uоп ) – (–Uб-э VT4 ) = –1,3 – (–0,75) = –0,55В
÷Uоп
Похожие работы
-
Логические элементы
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ АНГАРСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ ФАКУЛЬТЕТ ТЕХНИЧЕСКОЙ КИБЕРНЕТИКИ КАФЕДРА ПРОМЫШЛЕННОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ И ИНФОРМАЦИОННО-ИЗМЕРИТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
-
Определение оптимальных размеров датчика СВЧ поверхностных волн на основе меандровой линии замедления
Определение оптимальных размеров датчика СВЧ поверхностных волн (П.В.) на основе меандровой линии замедления (Л.З.) Датчик ПВ сигнала на основе меандровой ЛЗ (плоская линейная спираль)
-
Устройство селективного управления работой семисегментного индикатора
САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКАЯ ИНЖЕНЕРНАЯ ШКОЛА ЭЛЕКТРОНИКИ КУРСОВОЙ ПРОЕКТ Пояснительная записка : УСТРОЙСТВО СЕЛЕКТИВНОГО УПРАВЛЕНИЯ РАБОТОЙ ЕМИСЕГМЕНТНОГО ИНДЕКАТОРА
-
Устройство динамической индикации
Государственный Комитет Связи РФ Хабаровский Колледж Связи и информатики КУРСОВАЯ РАБОТА на тему Устройство динамической индикации Хабаровск 1998 г.
-
Расчёт элементов эмиттерно-связанной логике
Министерство образования Украины Харьковский государственный технический университет радиоэлектроники КУРСОВОЙ ПРОЕКТ По курсу: «Аналоговая и цифровая электроника»
-
Проект лабораторного стенда по изучению частотного электропривода на базе автономного инвертора напряжения фирмы OMRON
Министерство образования Российской Федерации Череповецкий металлургический колледж ПРОЕКТ ЛАБОРАТОРНОГО СТЕНДА ПО ИЗУЧЕНИЮ ЧАСТОТНОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДА НА БАЗЕ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ ФИРМЫ “OMRON” ЧМК
-
Общие сведения об интегральных микросхемах
СОДЕРЖАНИЕ Введение. Общие сведения о цифровых интегральных микросхемах. Методы контроля в производстве цифровых интегральных микросхем. Список используемой литературы.
-
Криоэлектроника
Белорусский Государственный Университет Информатики и Радиоэлектроники Кафедра ЭВМ Реферат по предмету Конструирование и Технология Производства ЭВМ
-
Исследование функций преобразования и метрологических характеристик бесконтактных волоконно-оптических датчиков перемещений
Результаты измерений. Результаты измерений и средние значения Расчет погрешностей x, мкм * Uср, В x, мкм Относительная погрешность Абсолютная погрешность
-
Изучение и исследование интегрированных RS-триггеров, а также триггеров серии К155
Цель работы: Изучение и исследование интегральных RS-триггеров, а также триггеров серии К155. В процессе выполнения работы изучить схемы наиболее распространенных триггеров RS-, D-, T-, JK-типов, особенности работы асинхронных, синхронных и двухтактных триггеров. На элементах «И-НЕ» реализовать указанные триггеры и исследовать их работу в различных режимах.