48604

Проектування автоматичного пристрою

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

КИЇВ – 2006 НАЦІОНАЛЬНИЙ АВІАЦІЙНИЙ УНІВЕРСИТЕТ КАФЕДРА Обчислювальної техніки ЗАВДАННЯ на курсову роботу з дисципліни: Комп’ютерна електроніка Виконала: Кадет Марія Василівна Група 201 Факультет ФКС Тема проекту “Розробка автоматичного пристрою†Вхідні дані: серія мікросхем елементна база структурна схема Завдання видано Термін здачі проекту Керівник Андрєєв В. Тригер це запам’ятовуючий елемент з двома стійкими станами котрі змінюються під дією вхідних сигналів. Тригери що...

Украинкский

2013-12-12

1.54 MB

23 чел.

МІНІСТЕРСТВО ОСВІТИ І НАУКИ УКРАЇНИ

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ

ФАКУЛЬТЕТ  КОМП’ЮТЕРНИХ  СИСТЕМ

Кафедра обчислювальної техніки

КУРСОВА РОБОТА

з дисципліни: “Комп’ютерна електроніка”

Тема: “Проектування автоматичного пристрою

Виконала    Кадет Марія Василівна

Група   201 ,      Факультет    ФКС,

Залікова книжка      № 440504

Керівник              Андрєєв В.І.

 

КИЇВ – 2006

 НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ

КАФЕДРА

Обчислювальної техніки

ЗАВДАННЯ

на курсову роботу з дисципліни:

“Комп’ютерна електроніка”

Виконала: Кадет Марія Василівна   

Група   201,        Факультет    ФКС 

 

Тема проекту

“Розробка автоматичного пристрою”

Вхідні дані:

серія мікросхем

елементна база

структурна схема

Завдання видано

Термін здачі проекту

Керівник   Андрєєв В.І.

Київ 2006

Зміст

  1.  Реферат
  2.  Призначення розроблювального пристою
  3.  Структурна схема
  4.  Варіант завдання
  5.  Етапи проектування

1.Реферат

Головні визначення.

Електронним ключем називається схема  призначена  для комутації струму в навантаження.

Тригер - це запам’ятовуючий елемент з двома стійкими станами, котрі змінюються під дією вхідних сигналів. Як елемент ЕВМ, тригер призначений  для зберігання біта інформації.

   

Тригери класифікуються за наступними ознаками:

     - логіки функціонування (RS,JK,D,T та ін.);

     - способу запису інформації (асинхронні, синхронні);

     - моменту реакції на тактовий сигнал (статичні, динамічні);

     - кількості тактів синхронізації (однотактні, двухтактні);

     - кількості ступенів (одно- чи двухступінчсаті тригери).

По способу запису інформації розрізняють асинхронні и синхронні тригери. Тригери, що не мають управляючого (синхронізуючого) С-входу, називаються асинхронними.    Тригери, що мають  управляючий С-вхід, називаються синхронними. На С-вхід поступають періодичні імпульси, які називаються синхронізуючими або тактовими.

 

RS-тригером називають запам’ятовуючий елемент з двома роздільними інформаційними входами для встановлення в стан “0” ( (R-вхід) та  “1” (S-вхід). 

Логічний елемент:

«І» -  виконує операцію множення над вхідними змінними F(x1,x2)=x1·x2.

«АБО» -  реалізує операцію складення змінних F(x1,x2)=x1v x2. 

«НЕ» - операція логічного заперечення, функція F(x)=1 при х=0 і F(x)=0 при х=1.

«І-НЕ» - реалізує операцію логічного множення  і заперечення над вхідними змінними. «АБО-НЕ» - операція складання і заперечення над вхідними змінними та частотою повторень.

Автоколивальним мультивібратором називається генератор прямокутних імпульсів на двох біполярних транзисторах з однаковими параметрами, заданою тривалістю.

Загальмований (чекаючий) мультивібратор у відповідь на запускаючий імпульс генерує один прямокутний імпульс, після чого знову повертається у початковий стан. Мультивібратори можуть будуватися на базі спеціальних ІС, логічних ІС, операційних підсилювачів та інших.

Стабілізатором постійної напруги називають пристрій, який автоматично і з потрібною точністю підтримує постійну напругу на навантаженні при зміні дестабілізуючих факторів у заданих межах.

2.Призначення розроблювального пристрою.

Автоматичний пристрій 1 повинен під керуванням зовнішнього запускаючого сингала згенерувати послідовність прямокутних імпульсів з заданими параметрами. Кількість імпульсів в серії залежить від того парний чи непарний  за рахунком запускаючий імпульс. Результат роботи пристрою може бути виведений  на схему індикації або на будь-який виконуючий пристрій через шину даних BD.

Пристрій працює наступним чином.

При включенні автоматичного пристрою блок живлення 15 подає  напругу живлення на всі функціональні вузли схеми. При цьому тригери 2-3-4 сигналом включення пристрою спеціальним вхідним сигналом «R» встановлюються в нульове  положення. Автоколивальний мультивібратор починає виробляти послідовність прямокутних імпульсів з заданими параметрами, які подаються на вхід комбінаційної схеми 1-блок 5.  На виході комбінаційної схеми 1 при цьому імпульси відсутні, оскільки RS-тригер (блок4) не дає одиничний дозволяючий імпульс на комбінаційну схему КС1 (блок 5).  Вхідний запускаючий імпульс з довільною тривалістю та амплітудою(не менше ніж 2,4В) запускає загальмований мультивібратор 1, який своїм вихідним імпульсом з заданою тривалістю і амплітудою перемикає JK- тригер (блок 2) і RS- тригер (блок 4) в одиничне положення.  Крім того, запускаючий імпульс повинен встановити всі тригери двійкового лічильника 6 в нульовий стан. Як тільки  RS- тригер 4 перемикається в одиничне положення, комбінаційна схема 1 (блок 5) починає пропускати імпульси автоколивального мультивібратора на вхід двійкового лічильника, який підраховує їх кількість. Оскільки на JK- тригерах 2-3  зберігається  код 01, то комбінаційна схема КС2 буде передавати двійковий  n-розрядний код на вхід КС4. При цьому КС3 на пропускає код лічильника на КС5. Як тільки зміст лічильника стане рівним числу К1, вказаному в завданні , комбінаційна схема КС4 виробляє одиничний сигнал управління, який через схему «АБО» (блок12)  переводить RS- тригер в нульовий стан і КС1 припиняє пропускати імпульси мультивібратора на вхід двійкового лічильника. Після цього вміст двійкового лічильника через комбінаційну схему КС6 передається на вихідну шину даних пристрою і автоматичний пристрій фіксується у такому стані до приходу наступного запускаючого імпульсу. Наступний (парний) запускаючий імпульс перемикає   JK- тригери в стан 10, RS- тригер в стан 1 і гасить лічильник в нульовий стан. Прямокутні імпульси мультивібратора знову надходять на вхід лічильника, і через комбінаційну схему КС3 його зміст аналізується комбінаційною схемою КС5. Як тільки кількість імпульсів стане рівною числу К2( в завданні) КС5 виробляє одиничний керуючий сигнал, який через схему КС8 змінює RS- тригер в нульовий стан і через КС7 (схему «І-НЕ»)  змінює JK- тригери 2-3 в нульовий стан. Зміст лічильника через КС6 знову передається на вихідну шину даних BD і пристрій чекає наступного запускаючого імпульсу. Ці циклічні процеси будуть повторюватись до тих пір, поки ми не вимкнемо блок живлення 15.

3.Структурна схема

До структурної схеми входять наступні функціональні блоки:

1 – загальмований мультивібратор;

2,3 – JK-тригери, які складають дворозрядний двійковий  лічильник;

4 – RS-тригер;

5 – комбінаційна схема 1, яка подає логічний елемент «І» на два входи;

6 – двійковий сумуючий лічильник, за допомогою якого необхідно підрахувати задану кількість імпульсів;

7 – автоколивальний мультивібратор;

8,9 – комбінаційні схеми, через які зміст двійкового лічильника передається на комбінаційну схему 4 або на схему 5;

10,11 – комбінаційні схему, котрі визначають, яку кількість імпульсів повинен підрахувати двійковий лічильник;

12 – комбінаційна схема, яка виробляє сигнал скидання RS-тригера 4;

13 – комбінаційна схема КС6, яка керує передачею змісту лічильника на вихідну шину даних BD;

4.Варіант завдання

Варіант – 10.

Автоматичний пристрій 1.

Мультивібратор:

tU1 = 0,8 мкс;

Uп.ф. / Uз.ф. = 0,77;

Т = 1,6 мкс;

Загальмований мультивібратор:

tU2 = 0,8 мкс;

Uп.ф. / Uз.ф. = 0,78;

Двійковий сумуючий лічильник:

К1 = 77;

К2 = 62;

Стабілізатор компенсаційного типу:

Uвих = 5В;

Iн.ст =151 мА;

δu = 0,1 %;

Серія – К555

В завданні використані наступні позначення:

tu1тривалість вихідних імпульсів автоколивального мультивібратора;

Uпф – напруга переднього фронту вихідних імпульсів мультивібратора;

Uзф – напруга заднього фронту вихідних імпульсів мультивібратора;

Т – період повторення вихідних імпульсів мультивібратора;

tu2 – тривалість вихідного імпульсу загальмованого мультивібратора;

К – коефіцієнт переліку двійкового лічильника К=2n , де n – кількість розрядів в лічильнику;

Uвих – вихідна напруга стабілізатора;

Iн.ст – струм навантаження стабілізатора;

δu – коефіцієнт нестабільності по напрузі стабілізатора;

tи.к – тривалість вихідного імпульсу ключа;

U2 – амплітуда вихідного імпульсу;

E0 - напруга базового зміщення;

t˚ Сmax – максимальна температура навколишнього середовища;

tф – фронт вихідних імпульсів;

Сн – ємність нагрузки ключа.

  1.  Етапи проектування.
  •  Вибір принципової схеми кожного блоку;
  •  Опис принципу дії кожного блоку;
  •  Розрахунок принципової схеми кожного блоку;
  •  Розробка принципової схеми всього пристрою;
  •  Розробка специфікації елементів принципової схеми;
  •  Розробка часової діаграми роботи пристрою.

Міністерство освіти і науки України

НАЦІОНАЛЬНИЙ  АВІАЦІЙНИЙ  УНІВЕРСИТЕТ

Інститут комп’ютерних технологій

Кафедра

Обчислювальної техніки

КУРСОВА РОБОТА

Пояснювальна записка

Тема: РОЗРОБКА АВТОМАТИЧНОГО ПРИСТРОЮ №1

Проектувала Кадет Марія Василівна

Керівник Андрєєв В.І.

Київ 2006

Зміст

  1.  Розрахунок автоколивального мультивібратора ……………..…….2
  2.  Розрахунок загальмованого мультивібратора………………….……5
  3.  Лічильник ……………………………………………………………..8
  4.  Ключ………………………………………………… ………………..10
  5.  Стабілізатор постійної напруги ……………………………………..14
  6.  Тригер………………………………………………………………….16
  7.  Розробка комбінаційних схем:

  7.1 Розробка комбінаційної схеми 4,5.…………………..………….....21

  7.2 Розробка комбінаційної схеми 2,3,6………….……………………23

7.3 Розробка комбінаційної схеми 7…...…………………..…………...27

7.4 Розробка комбінаційної схеми 8…...…………………..…………...27

8.Часова діаграма автоматичного пристрою

11.Схема електрична принципова автоматичного пристрою

12.Специфікація

13.Список літератури

1 Розрахунок автоколивального мультивібратора

До складу мультивібратора входять: два інвертори на двох входових ІЛЕ І-НЕ DD1.1, DD1.2, резистори R1, R2 і конденсатори C1, C2(при використанні ІЛЕ серії К555 немає необхідності використовувати діоди VD1,VD2) .

Рис. 1.1. Принципова схема автоколивального мультивібратора

При роботі мультивібратора в автоколивальному режимі інвертори DD1.1 та DD1.2 почергово перебувають в одиничному і нульовому станах. Час перебування інверторів у нульовому або одиничному стані визначається часом заряду одного з конденсаторів C1 або C2. Якщо ІЛЕ DD1.1 перебуває  в одиничному стані, а DD1.2  - в нульовому, то конденсатор C1 заряджений струмом, що протікає через вихід ІЛЕ DD1.1 і резистор R1. В міру зарядження конденсатора C1 вхідна напруга Uвх2 інвертора DD1.2 зменшується за експоненціальним законом із сталою часу τ1, прямуючи до нульового рівня. Коли напруга  Uвх2 досягне порогової напруги U1п, нижче якої подальше зменшення вхідної напруги призводить до зменшення вихідної напруги інвертора ТТЛ, у мультивібраторі розвивається регенеративний процес, при якому стани елементів DD1.1 і DD1.2 змінюються на протилежні. Скачкоподібне зменшення вихідної напруги Uвих1  ІЛЕ DD1.1 зумовлює зменшення вхідної напруги Uвх2, що призводить до швидкого розряду конденсатора C1, а потім до його перезарядження вхідним струмом ІЛЕ  DD1.2 через резистор R1. Вхідна напруга Uвх2 при цьому збільшується до значення Uвх2, що визначається моментом закінчення процесу зарядження конденсатора C2 із сталою часу τ2 в протилежній ділянці мультивібратора.

Оскільки протягом усього часу зарядження конденсатора C2 (C1) і перезарядження конденсатора C1 (C2) ІЛЕ DD1.2 (ІЛЕ DD1.1) повинен знаходитись в одиничному стані, його вхідна напруга Uвх2 (Uвх1) не повинна перевищувати порогового рівня  U1п, отже, опір часозадаючого резистора R1 (R2)  повинен бути достатньо малим. При цьому необхідно обчислити мінімальне та максимальне значення резисторів R1 і R2.

Для розрахунку автоколивального мультивібратора випишемо  з методичних вказівок такі значення (для серії К555):

Параметри

Серія мікросхеми

К555

I1вх, мА

-0,4

I0вх, мА

0,04

E1вих, В

4,2

U1вих, В не менше

2,4

U0вих, В не більше

0,4

U1п, В

1,5

U0п, В

0,5

R1 вх, кОм

10

R1 вих, Ом

200

К раз

10

U1вх max, В

5,5

U0вх min, В

-0,4

F max, МГц

25

Ucc, В

5

Діапазон робочих температур

-60˚…+125˚

-10˚…+70˚

В таблиці вказані наступні основні параметри ІЛЕ ТТЛ:  

U0п – порогова вхідна напруга, котра відповідає переходу елемента з одиничного стану в нулевий;

U1п – порогова вхідна напруга, котра відповідає переходу елемента з нульового стану в одиничний;

I1вих – вхідний струм;

R1 вх = duвх/diвх диференційний вхідний опір;

U1вихвихідна напруга навантажувальної схеми;

E1вихвихідна напруга ненавантажувальної схеми;

R1вих. = duвих./diвих.  - диференційний ввихідний  опір, що відповідає одиничному стану ІЛЕ. 

I0вих , R0вх ,U0вих ,E0вих ,R0вих  - вхідний струм, диференційний вхідний опір, вихідна напруга навантажувальної схеми, вихідна напруга ненавантажувальної схеми, диференційний ввихідний  опір, що відповідає нульовому стану ІЛЕ.

К= (duвых/ duвх)- коефіцієнт підсилення ІЛЕ в режимі підсилення.

Часова діаграма автоколивального мультивібратора показана на рисунку 1.2

Рис. 1.2. Часова діаграма симетричного мультивібратора

Розрахуємо максимальне, мінімальне значення для резистора

Максимально допустиме значення резистора обчислюється із такої нерівності:

R Rвх1[(Iвх1Rвх1/Un1-1)]-1      

Підставимо наші значення

R<10*103*(-0,4*10-3*10*103/1,5 - 1)-1 = 6000 (Ом)

R < 6 кОм

Мінімально допустиме значення резистора обчислюється за формулою:

  RRвх1(Iвх1Rвх1/Un0-1)-1   

Підставимо наші значення

R>103*10*(-0,4*10-3*10*103/0,5 - 1)-1 =1250 (Ом)

R > 1,250 кОм

Щоб знайти дійсний опір скористаємося формулою:

Uп.ф./Uз.ф.=R/(R+ Rвих1)     

R=[ Rвих 1 (Uп.ф./Uз.ф  ) ]   (1- Uп.ф./Uз.ф  )

Підставимо наші значення

R=200*0,77/(1-0,77)=669 (Ом)

Вибираємо R: МЛТ – 650 Ом + 5% (цей резистор вибираємо з ряду Е24)     

Визначимо тривалість імпульсу на виході та доведемо, що мультивібратор несиметричний:

tu2 = T - tu1  

tu2 = 1,6-0,8 = 0,8 (мкс)

Отже мультивібратор симетричний(tu2= tu1).

Тоді всі елементи схеми однакові   С1=С2, R1= R2. 

Розрахуємо ємності конденсаторів:

tU1(R1+Rвих1)C1ln[((R1+Rвих1)Un0+Eвих1R1)/(R1+Rвих1)Un1)]

C1= tU1/(R1+Rвих1)( C1ln[((R1+Rвих1)Un0+Eвих1R1)/((R1+Rвих1)Un1)]

C1= 0.8*10-6 /(200+650) ln[(200+650)*0.5+4.2*650)/((200+650)*1.5)]=  8,4  (пФ)

Розрахуємо потужність: P = Uсс2/R = 52/650 = 0.0385 (Вт)

По розрахованому значенню потужності за довідником вибираємо серію із стандартно випускаючих промисловістю.

Вибираємо С1: К50-20- 0,84   нФ 5%

R=>МЛТ - 0,125- 650 Ом 5%

Скважність генеруючих імпульсів, що визначається за формулою Q=1+ tU2/ tU1  , буде дорівнювати Q=2.25

2. Розрахунок загальмованого мультивібратора

Загальмований мультивібратор призначений для формування прямокутного імпульсу з заданою амплітудою та тривалістю у відповідь на один запускаючий імпульс. Загальмований мультивібратор показано на рис. 2.1., а часова діаграма на рис. 2.2

Загальмований мультивібратор можна отримати з відповідних автоколивальних мультивібраторів шляхом заміни однієї з ділянок резистивно–ємнісного зворотного зв’язку колом запуску.

В початковому стані ІЛЕ DD1.1, DD1.2 знаходяться в нульовому і одиничному стані відповідно. Під дією запускаючого імпульсу логічні елементи змінюють свої стани на протилежні і конденсатор починає заряджатись через вихід ІЛЕ DD1.2 і резистор R.

Рис. 2.1  Загальмований мультивібратор

Рис.2.2 Часова діаграма загальмованого мультивібратора

Значення опору знаходимо аналогічно розрахунку в автоколивальному мультивібраторі: 

Uп.ф./Uз.ф.= R/(R+ Rвих1)

0,78 = R/(R+ 200)

0,22R = 156

R = 709 (Ом)

Розрахований опір R = 709 Ом

Вибираємо R => 700 Ом 

З формули для визначення тривалості імпульсу визначимо ємність конденсатору:

tU=(R+Rвих1)C*ln(((R+Rвих1)(R||Rвх1)Iвх1+Eвих1R)/(R+Rвих1)Uп1)

0,8*10-6=(700+200)*С*ln[((700+200)*1,6*10-3*0,00643+4,2*700)/(700+200)*1,5]

0,8*10-6=900*С*ln(2,1778)

C=0,8*10-6/900*0,7783=6,18*10-10 Ф

Також визначимо споживану потужність:

P=U2/R=25/700=0,0357 Вт;

R=> МЛТ-0,125-700 Ом 5%.

Мікросхема К555ЛА3 використовується для загальмованого та автоколивального мультивібратора. Вона являє собою чотири логічних елементи 2І-НЕ, які функціонують незалежно один від одного. Корпус типу 201.14-1, маса не більше 1 г. В таблиці  істинності 3 зображено роботу  одного елемента І-НЕ.  

Умовно-графічне позначення логічного елемента 2І-НЕ зображено на рис. 3.1

Рис. 3.1. Умовно-графічне позначення К555ЛА3

   Пояснення виводів:

1 - вхід Х1;       3 - вихід Y1

2 - вхід Х2;       6 - вихід Y2

4 - вхід Х3;       8 - вихід Y3

5 - вхід Х4;    11 - вихід Y4

9 - вхід Х5;       14 - напруга живлення;

10 - вхід Х6;

12 - вхід Х7;

13 - вхід Х8;

7 - загальний;

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ……………………………………………………..%

Вихідна напруга низького рівня……………………………………………………..0.5B

Вихідна напруга високого рівня........………………………………………………..2.7В

Вхідний струм високого рівня……………………………………………………….0.02мА

Вхідний струм низького рівня .…………………………………………………...…/-0.36/мА

Струм споживання при низькому рівні вихідної напруги………………………....22мА

Струм споживання при високому рівні вихідної напруги…………………………8мА

Потужність споживання………..………………………………………………….…15.75мВт

Час затримки поширення при вмиканні.......……..…………………………....…….20нс

Час затримки поширення при вимкненні ………………………………………...…20нс

Умовно-графічне позначення логічного елемента «І-НЕ» на два входи і його таблиця істинності  приведені  на рис.3.2

                                                                                       Таблиця істиності 3

                                                 

X1

X2

F(x1,x2)

0

0

0

1

1

0

1

1

2

1

0

1

3

1

1

0

        

Рис.3.2.Логічний елемент « І-НЕ» : УГП, таблиця істинності.

           

Принцип дії логічного елемента :

 Ми отримаємо потенціал низького рівня на виході, якщо подамо  на всі його входи потенціал високого рівня, інакше ми отримуємо потенціал високого рівня.

3. Лічильник

   Лічильник виконує лічбу кількості двійкових сигналів, що поступають на вхід, а також формує і запам’ятовує слово, що відповідає цій кількості. Для курсової роботи вибираємо мікросхему К555ИЕ7.

К555ИЕ7

   Чотирьохрозрядний синхронний реверсивний лічильник побудований на основі JK-тригерів. Умовно-графічне зображення на рис. 3.1.

Рис. 3.1 Умовно-графічне зображення лічильника К555ИЕ7

Позначення виводів:

1 - вхід інформаційний D1;                                       9 - вхід інформаційний D3;

2 - вихід Q1;                                                               10 - вхід інформаційний D2;

3 - вихід Q0;                                                               11 - вхід дозволу запису інформації;

4 - вхід лічильний С2;                                               12 - вихід переносу;

5 - вхід лічильний С1;                                               13 - вихід зайому;

6 - вихід Q2;                                                               14 - вхід Reset;

7 - вихід Q3;                                                               15 - вхід інформаційний D0;

8 - загальний;                                                             16 - живлення.

Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ………………………………..%

Вихідна напруга низького рівня ………………………………..0.48B

Вихідна напруга високого рівня ………………………………..2.9В

Вхідний струм високого рівня …….……………………….....0.003мА

Вхідний струм низького рівня ……………………………....../-0.38/мА

Струм споживання …………………………………………….....30мА

Час затримки поширення при вмиканні (V-Q) ………………..40нс

Час затримки поширення при вмиканні (C1-B) ……..………....47нс

Час затримки поширення при вмиканні (C1-P) …….………….24нс

Час затримки поширення при вимкненні (V-Q) ….….…………40нс

Час затримки поширення при вимкненні (C1-B) …...….………..38нс

Час затримки поширення при вимкненні (C1-P) …...….………..26нс

Часова діаграма К555ИЕ7 зображена на рис. 3.2.

Рис. 3.2 Часова діаграма К555ИЕ7

Але у нас К1=77, а К2=62, тому нам необхідно зробити каскадування лічильників, що зображено на рис. 3.3

Рис. 3.3 Каскадування лічильників

4. Ключ

Комутації (включення і виключення) електричної схеми виконується за допомогою транзисторного ключа. Переключення ключа з одного стану в інший відбувається під впливом вхідних управляючих сигналів: імпульсів чи рівнів напруги. Найпростіші ключові схеми мають один спрощенний вхід і один вихід. Основа ключа – транзистори в дискретному чи інтегральному виконанні. В склад ключової схеми входять: резистор, конденсатори, джерела живлення і зміщення. Загрузка підключаеться до виходу ключа.

Основними параметрами ключа являється:

  1.  швидкодія;
  2.  протяжність фронтів вихідних сигналів;
  3.  внутрішній опір  у відкритому і закритому станах;
  4.  споживана потужність;
  5.  перешкодостійкість;
  6.  стабільність порогових рівнів;
  7.  надійність роботи.

В ключових схемах у загальному випадку використовують всі основні схеми включення транзисторів:

1) з загальною базою;

2) з загальним колектором;

3) з загальним емітером;

4) ключ-«зірка».

Найбільше поширення отримали ключі з загальним емітером. Вибираємо транзисторний ключ (рис. 4. 1). 

Рис. 4.1 Принципова схема транзисторного ключа з резисторно-емнісним  входом

Рис.4.2 Часова діаграма

В даній схемі підходить малопотужний високочастотний транзистор КТ315А.

Його параметри:

Ікбо=10 мкА –     зворотній струм колектора

Іэбо=15мкА –      зворотній струм емітера

Rвих =40 Ом –     вихідний опір

h21э=20...90 –      коефіцієнт передачі струму

h22б=0,3 –          вихідна повна провідність

Ік=1мА –           струм колектора

Ік.доп.=100мА

Іко(20)=10мкА

fa=250МГц – межова частота насичення

Ск=7пФ – ємність колектора переходу

=55 – коефіцієнт підсилення

 1. Вибираємо джерело колекторного живлення:

Ек=(1,1..1,2)*U2

Eк=(1,1..1,2)*7=8 (В)

Ек < Ек.доп. = 20 В – умова виконання

 2. Вибираємо джерело базового зміщення: Еб=1,5 В

  3. Колекторний струм насищення:

Ікн=0,8*Ік.доп.=0,8*100*10-3=80 (мА)

20*Іко.mах Ік.mах < Ікн  < Ік.доп ,

де– Іко.mах зворотній струм колекторного переходу при t max

  Ік.доп  – допустимий струм колектора в статичному режимі

4.Зворотній струм колекторного переходу:

Іко.mах = 10-5*2(50-20)/10 = 80 (мкА)

Перевіримо умову 20*Ікомах Ікmах < Ікн  < Ік.доп:

1,6 мА < 80 мА < 100 мА – умова виконується

   5. Визначення колекторного опору (Rк =R1):

Rк > Eк / Iкн = Eк / (0,8 * Iк.доп)

Rкmin = 8/0,08 = 100 (Ом)

Rк =R1 = 100 Ом

R1 => МЛТ-100 Ом 5%

6. Опір резистора (Rб=R3):

Rб = Еб / Іко.mах

        Rб ≤1,5/80*10-6 = 18,75(кОм)

Отже Rб = R3 = 18,75 кОм

R3=> МЛТ-20 кОм 5%

 7. Струм бази:

Ібн = Ек / (min*Rк)

Ібн =8/(20*100) = 4 (мА)

         8. Опір резистора R2:

R2 = (U1 / (S*Iбн))+Еб / Ібн,

S =  / tф,  = + *Rк(Cк + Cн)

де S – коефіцієнт насичення транзистора;

    - постійна часу перехідної характеристики по струму;

   Ск – ємність колекторного переходу;

   Сн – ємність навантаження;

    tф – час формування фронту;

     - середній час життя неосновних носіїв.

 

С = Ск + Сн = (7+15)*10-12 = 22 (пФ)

 = 36*10-9 + 55*100*22*10-12 = 37,21(нс)

S = 37,21*10-9 /2*10-6 = 0,0186

R2 = 3/(0,0186*4*10-3) + 1,5/4*10-3 = 40697(Ом)

   Приймемо R2 =40 кОм

    9. Амплітуда вхідного сигналу:

        U2m = -Eк + Iкo*Rк - Iкн*Rкн

U2m = -8 +80*100*10-6 – 80*10-3*40= 11,2 (В),

де Rкн = 40 Ом – опір транзистора в режимі насищення

  10. Величини прискорюючої ємності Сu:

Сu = /R2

Сu = 37,21*10-9/40697 = 0,9 пФ

  Для цієї ємності підбираємо конденсатор К10 ємністю 0,9 пФ і номінальною

напругою 15 В.

   

11. Розрахуємо потужність резисторів:

РR2 = U2/R2 = 25/40000 = 0,000625 (Вт)

Р= Ек2/Rк = 64/100 = 0,64 (Вт)

Р = Еб2/Rб = 2,25/20000 = 0,0001125 (мВт)

R1 => МЛТ- 1-100 Ом 5%

R2 => МЛТ-0,125-50 кОм 5%

R3=> МЛТ-0,125-20 кОм  5%

5. Стабілізатор постійної напруги

Стабілізатором постійної напруги називають пристрій, який автоматично і з потрібною точністю підтримує постійну напругу на навантаженні при зміні дестабілізуючих факторів у заданих межах.

В усіх схемах стабілізаторів компенсаційного типу здійснюється порівняння фактичного значення вихідної напруги з його заданим значенням і автоматична коректувальна дія на елементи стабілізатора, спрямовується на зменшення цієї різниці.

Uвих.  ключа являється Uвх для стабілізатора.

Мінімальна напруга на вході стабілізатора – 9В, тоді як вихідна напруга стабілізатора 5В.

Стабілізатор використовують для отримання постійної напруги на опорі навантаження.

Принципова електрична схема стабілізатора на мікросхемі К142ЕН(1,2) показана на рис. 5.1.

Рис. 5.1 Принципова електрична схема стабілізатора на мікросхемі К142ЕН(1,2)

В свою чергу основна схема включення інтегральних стабілізаторів показана на рис. 5.2

Рис. 5.2 Основна схема включення інтегральних стабілізаторів

К142ЕН1Б

   Електричні параметри:

Коефіцієнт нестабільності по напрузі.........................................0,5%

Вхідна напруга...............................................................................9..20 В

Вихідна напруга.............................................................................3..12 В

Максимальний струм навантаження...........................................150мА

Струм споживання..........................................................................4мА

   В зв’язку з тим, що Ін>150 мА, то необхідно використати схему з потужним зовнішнім транзистором. Виберемо ГТ806А, який підключається до виводів 13,14,16.(рис. 5.3)

Рис. 3.19 Схема включення стабілізатора для збільшення вихідного струму

Опір дільника знаходимо з умови:

RД=Uвих/(1,5…3)мА=5/2,25*10-3=2,2*103 Ом

Знаходимо опір R2 з умови:

R2=U0 min/h21э(VT1)Iд min,

де:   U0 min – мінімальне значення опорної напруги U0 min=2В;

Iд min – мінімальний струм вхідного дільника напруги (1…1,5) мА.

R2=2*103/150*1,2=11,1 (Ом)

R1=Rд - R2=2400-11,1=2,38 (кОм)

 R3 – слугує для замикання струмів витікання вибирається в межах 50…150 Ом, нехай R3=100 Ом.

Потужність споживання:

Рспож = IН(Uвх-Uвих)+InUвх ,

In – струм втрат = 4 мА

Рспож=0,34(9-5)+0,004*9=1,4 Вт

Вибираємо:

R1=2,4 кОм: P=U2 /R=0,015Вт   R1  МЛТ-0,125-2,4 кОм 5%

R2=11,1 Ом: P=U2 /R=2Вт     R2   МЛТ-2-11 Ом 5%

R3=100 Ом: P=U2 /R=0,25 Вт   R3  МЛТ-0,25-100 Ом5%

При Uвих= 5В:

С1≥100 пФ    К21-9-100 пФ5%(Uном=100В)

С2≥1 мкФ      К50-12-1 мкФ5%(Uном=50В)

6. Тригери

Тригери класифікують за такими ознаками:

логікою функціонування (RS, JK, D, T)

способом записування інформації (асинхронні й синхронні)

моментом реакції на тактовий сигнал (статичні, динамічні)

кількістю тактів синхронізації

кількістю ступенів

складом логічних елементів

Тригером типу JK називається запам’ятовуючий елемент з двома стійкими станами та інформаційними входами J (аналог S) і K ( аналог R), які забезпечують відповідно роздільну установку станів «1» і «0».

В якості JK-тригера (блок 2,3) вибираємо мікросхему К555ТВ9. Вона являє собою два універсальних JK-тригери з тактуючим входом С і інверсними асинхронними входами Set, Reset.(рис. 6.1)

Рис. 6.1. Умовно-графічне позначення К555ТВ9

   Призначення виводів:

1-тактовий вхід С1;  9-вихід Q2;

2-вхід К1;   10-вхід S2;

3-вхід J1;  11-вхід J2;

4-вхід S1;   12-вхід K2;

5-вихід Q1;   13-тактовий вхід C2;

6-вихід Q1;   14-вхід R2;

7-вихід Q2;   15-вхід R1;

8- загальний GND;  16-напруга живлення

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення……………………………%

Вихідна напруга низького рівня…………………………..0.5B

Вихідна напруга високого рівня........……………………..2.7В

Вхідний струм високого рівня (J,K)...…………………….0.02мА

Вхідний струм низького рівня (J,K)...……………………./-0.4/мА

Вхідний струм високого рівня (C,S,R)…...……………….0.08мА

Вхідний струм низького рівня (C)...………………………/-0.8/мА

Вхідний струм низького рівня (S,R)………………………/-0.8/мА

Струм споживання.................................................................6мА

Час затримки поширення при вмиканні.......……..……….20нс

Час затримки поширення при вимкненні .......………....…20нс

В таблиці 4 приведена логіка роботи JК-тригера.

Таблиця 4

__

S

__

R

C

J

K

Q

0

1

X

X

X

1

0

0

Х

Х

Х

1

1

0

Х

Х

Х

0

1

1

1-0

0

0

Збереження

1

1

1-0

1

0

1

1

1

1-0

0

1

0

1

1

1-0

1

1

Інверсія

1

1

1

Х

Х

Збереження

Часова діаграма тригера показана на рис. 6.2

Рис. 6.2  Часова діаграма тригера К555ТВ9

    Для перемикання такого тригера в положення “1” на інверсний вхід Set необхідно подати сигнал, який відповідає “0”, для цього між загальмованим мультивібратором і цим входом ставимо інвертор (схему “НЕ”).

В якості інвертора використаємо мікросхему К555ЛН1.

К555ЛН1

   Представляє собою шість логічних елементів НЕ з відкритим колекторним входом. Умовно-графічне позначення зображене на рис. 6.3

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ……………………………5В%

Вихідна напруга низького рівня…………………………..0.5B

Вихідна напруга високого рівня........……………………...2.7В

Вхідний струм високого рівня……………………………..0.02мА

Вхідний струм низького рівня .……………………………/-0.36/мА

Струм споживання.................................................................6,6мА

Вихідний струм високого рівня…..………………………..8 мА

Вихідний струм низького рівня .…..………………………/-0.4/мА

Час затримки поширення при вмиканні.......……..……….20нс

Час затримки поширення при вимкненні .......………....…20нс

Рис. 6.3 Умовно-графічне позначення мікросхеми К555ЛН1

Призначення виводів:

1-вхід Х1;  8-вихід Y4;

2-вихід Y1;  9-вхід Х4;

3-вхід X2  10-вихід Y5;

4-вихід Y2;  11-вхід Х5;

5-вхід Х3;  12-вихід Y6;

6-вихід Y3;  13-вхід Х6;

7 – загальний; 14 – напруга живлення;

           Умовно-графічне позначення логічного елемента «АБО-НЕ» на один вход і його таблиця істинності  приведені  на рис.6.4

 Таблица 5

Х

F(x)

0

0

1

1

1

0

Рис.6.4  Логічний елемент « АБО-НЕ» : УГП, таблиця істинності.

    

RS-тригером називають запам’ятовуючий елемент з роздільними інформаційними входами для установлення його в стан «0» (R-вхід) і в стан «1» (S-вхід).

Щоб отримати RS-тригер будемо використовувати тільки інверсні входи S та R, всі інші входи залишаємо незадіяними, отже використаємо лише асинхронні входи другого JK-тригера. На рис. 6.5 приведена часова діаграма синхронного RS-тригера.

 

Рис.6.5.  Зображення часової діаграми синхронного RS-тригера.

Таблиця  6 являється таблицею  істинності RS-тригера

                                        Таблиця істинності RS-тригера

Rt

St

Qt

Qt+1

Пояснения

0

0

0

0

Зберігання

0

0

1

1

інформації

0

1

0

1

Переключення

0

1

1

1

в “1”

1

0

0

0

Переключення

1

0

1

0

в ”0”

1

1

0

-

Заборонена

1

1

1

-

комбінація

Умовні позначення в таблиці істинності RS-тригера:

Rt, St, Qt – значення логічних змінних в момент часу t на входах R, S та виході Q;

Qt+1 – стан тригера після перемикання.

7. Розробка комбінаційних схем

   7.1 Розробка комбінаційних схем 4,5

   Для задання закону функціонування схеми необхідно визначити двійковий еквівалент заданої кількості імпульсів, яку повинен підрахувати лічильник. Для КС4 ця кількість дорівнює 77. Отже 77(10)=1001101(2). Звідси виходить, що комбінаційна схема повинна мати сім виходів. Оскільки в якості тригера вибраний JK-тригер, то з приходом на вхід комбінаційної схеми кода 1001101 вона повинна виробити сигнал “0”, який перемикає тригер по інверсному входу Reset в нульове положення. Таблиця істиності для цього випадку буде мати вигляд:

Х7

X6

X5

X4

X3

X2

X1

F(X)

1

0

0

1

1

0

1

0

                              

 

Для побудови даної функції необхідно використати мікросхеми К555ЛН1 і К555ЛЛ1

К555ЛЛ1

   Схема представляє собою 4 елементи АБО. Умовно-графічне зображення на рис. 7.1.1

Рис.7.1.1 Умовно-графічне зображення К555ЛЛ1

  Призначення виводів:

1-вхід Х1;   8-вихід Y3

2-вхід Х2;   9-вхід Х5;

3-вихід Y1;  10-вхід Х6;

4-вхід Х3;   11-вихід Y4

5-вхід Х4;   12-вхід Х7;

6-вихід Y2;  13-вхід Х8;

7 – загальний;  14 – напруга живлення;

  

Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення ……………………………5В%

Вихідна напруга низького рівня…………………………..0.5B

Вихідна напруга високого рівня........……………………...2.7В

Вхідний струм високого рівня……………………………..0.02мА

Вхідний струм низького рівня .……………………………/-0.36/мА

Струм споживання.................................................................9,8мА

Час затримки поширення при вмиканні.......……..……….22нс

Час затримки поширення при вимкненні .......………....…15нс

           Умовно-графічне позначення логічного елемента «АБО» на два входи і його таблиця істинності  приведені  на рис. 7.1.2

Таблиця 7

X1

X2

F(x1,x2)

0

0

0

0

1

0

1

1

2

1

0

1

3

1

1

1

                                                                             

                                               

Рис.7.1.2.  Логічний елемент « АБО-НЕ» : УГП, таблиця істинності

   Тоді комбінаційна схема 4 має вигляд (рис. 7.1.3 ):

Рис. 7.1.3. Комбінаційна схема 4

  

 

Аналогічно побудуємо комбінаційну схему 5. 62(10)=111110(2). Отже комбінаційна схема буде мати шість виходів.

X6

X5

X4

X3

X2

X1

F(X)

1

1

1

1

1

0

0

   Для побудови данної комбінаційної схеми використаємо мікросхеми К555ЛН1 і К555ЛЛ1. Тоді комбінаційна схема 5 буде мати вигляд (рис. 7.1.4 ):

Рис. 7.1.4   Комбінаційна схема 5

7.2 Розробка комбінаційних схем 2,3,6

   Комбінаційні схеми 2,3,6 використовуються для передачі змісту сумуючого лічильника на вихідну шину даних пристрою BD. На один вхід кожної схеми “І” подається двійковий розряд лічильника, на другий – керуючий сигнал з виходу комбінаційних схем (відповідних). Для їх побудови використовуємо мікросхеми серії К555ЛИ1

К555ЛИ1

 

   Мікросхема являє собою магістраль з чотирьох двухвходових логічних елементів 2І. Містить 68 інтегральних елемента. Корпус типу 201. 14-2, маса не більше 1г. (рис. 7.2.1 )

Рис. 7.2.1. Умовно-графічне позначення К555ЛИ1

   Призначення виводів:

1-вхід Х1;   8-вихід Y3

2-вхід Х2;  9-вхід Х5;

3-вихід Y1;  10-вхід Х6;

4-вхід Х3;  11-вихід Y4

5-вхід Х4;  12-вхід Х7;

6-вихід Y2;  13-вхід Х8;

7 – загальний; 14 – напруга живлення;

   Електричні параметри:

Номінальна напруга живлення...........……………………………5В%

Вихідна напруга низького рівня...........………………………….

Вихідна напруга високого рівня

при Iон =  -2.4мА………………….……………………….2.4В

при Iон =  -13.2мА………………….…………..………….2В

Вхідна напруга блокування...........………….……………………-1.5В

Вхідний струм високого рівня...…………..……………………..-1.6мА

Вхідний струм низького рівня...…………………………………0.04мА

Струм споживання при низькому рівні вихідної напруги..........68мА

Струм споживання при низькому рівні вихідної напруги .........11мА

Статична потужність споживання...........……………………..…200мВт

Час затримки розповсюдження при вмиканні.........…………….25нс

Час затримки розповсюдження при вимкненні …….......………25нс

Коефіцієнт розгалуження по виходу.....………………………….30

Елемент «І» виконує функцію логічного множення двійкових чисел. На рис.7.2.2. приведено умовно-графічне позначення  елемента «І» та  логіка функціонування представлена таблицею істинності 8.

X1

X2

F(x1,x2)

0

0

0

0

1

0

1

0

2

1

0

0

3

1

1

1

Рис.7.2.2 Логічний елемент « І» : УГП, таблиця істинності

Отже комбінаційні схеми 2,3,6 показані на рис. 7.2.3 , рис.7.2.4 , рис. 7.2.5 відповідно.

Рис. 7.2.3  Комбінаційна схема 2

Рис. 7.2. 4 Комбінаційна схема 3

Рис. 7.2.5 Комбінаційна схема 6

7.3 Розробка комбінаційної схеми 7

   В якості комбінаційної схеми 7 обираємо логічний елемент “І-НЕ”. Вибираємо мікросхему К555ЛА3.

7.4 Розробка комбінаційної схеми 8

   В якості комбінаційної схеми 8 обираємо логічний елемент “АБО”. Вибираємо мікросхему К555ЛЛ1.


ФКС.440504
.002.ПЗ

22

1

F(x1,x2)

Х2

Х1

6

Арк.

Лит.

Курсова робота

Технічне завдання

Зат.

Андрєєв В.І.

Н. Контр.

Реценз.

Андрєєв В.І.

Перевірив

Кадет М.В.

Разроб.

ФКС.440504.001ТЗ

1

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист

Изм.

ФКС.440504.001.ТЗ

2

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.001.ТЗ

4

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

3

ФКС.440504.001.ТЗ

ФКС.440504.001.ТЗ

5

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

6

ФКС.440504.001.ТЗ

ФКС.440504.002.ПЗ

2

Арк.

Дата

Підпис

Uвих2

Uвих1

C2

C1

R1

R2

DD1.2

&

DD1.1

&

ФКС.440504.002.ПЗ

5

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

Изм.

Лист

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

1

ФКС.440504.002.ПЗ

Разроб.

Кадет М.В.

Перевірив

Андрєєв В.І.

Реценз.

Н. Контр.

Андрєєв В.І.

 Зат.

Курсова робота

Пояснювальна записка

Лит.

Арк.

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

3

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

tu2

tu1

Uвих2

t

t

Uвх2

Uвих1

t

t

Uвх1

ФКС.440504.002.ПЗ

4

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

7

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

6

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

&

F(x1,x2)

Х2

Х1

Дата

Арк.

8

ФКС.440504.002.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

9

ФКС.440504.002.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

10

ФКС.440504.002.ПЗ

ФКС.440504.002.ПЗ

11

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

13

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

12

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

14

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

15

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

16

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

19

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

17

ФКС.440504.002.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

18

ФКС.440504.002.ПЗ

х

F(x)

1

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

20

ФКС.440504.002.ПЗ

ФКС.440504.002.ПЗ

21

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

24

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Лист.

Изм.

ФКС.440504.002.ПЗ

25

Арк.

Дата

Підпис

№ докум.

Х1

Х2

F(x1,x2)

&

Лист.

Изм.

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

26

ФКС.440504.002.ПЗ

Изм.

Лист.

№ докум.

Підпис

Дата

Арк.

27

ФКС.440504.002.ПЗ


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

49664. Підвищення ефективності організації транспортного процесу при перевезенні партіонних вантажів 1.1 MB
  Мета курсового проекту – закріплення знань, отриманих в процесі вивчення дисципліни «Основи теорії транспортних процесів і систем», набуття навиків самостійної роботи та вирішення питань, повязаних із організацією транспортного процесу при вантажних автомобільних перевезеннях.
49665. Нарахування відрядної заробітної платні на підприємстві 1.06 MB
  У проекті показана робота підприємства по нарахуванню відрядної заробітної платні співробітникам цього підприємства. Нарахування заробітної платні виконується з урахуванням окладу співробітника, кількості днів перебування його у відряджені та податків.
49668. Построение модели оценки кредитоспособности заемщика 161.5 KB
  Зачастую коммерческие банки сталкиваются с проблемами неплатежей по кредиту изза того что еще на начальной стадии принятия решений о выдаче или невыдаче кредита неправильно оценили потенциальные риски что и привело к негативным результатам. На основе имеющихся данных о финансовых показателях компаний и наличия отсутствия последующих проблем с выплатой кредита мы обучим компьютерную программу только на основе данных о финансовых характеристиках компании выдавать прогноз о том сможет ли компания погасить кредит без проблем или это будет...
49671. ОЦЕНКА ФИНАНСОВЫХ РИСКОВ 917.5 KB
  Жилая недвижимость и способы ее оценки Стандартные методы анализа оценки стоимости квартир не всегда приводят к точному и адекватному результату. Существует множество методик оценки многие из них рекомендованы для применения Российским Обществом Оценки. Таким образом с помощью нейронных сетей можно добиться объективной оценки жилой недвижимости.