86064

Расчёт характеристик ТТЛ транзистора со сложным инвертором

Курсовая

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

На базе 5В. Этого достаточно, что бы открыть pn переход. Эмиторный переход открыт; коллекторный переход открыт. Т3 переходит в режим насыщения. Как только переход открывается, на базе остаётся напряжение 0,7В, а остальное падает.

Русский

2015-04-02

2.03 MB

19 чел.

Кафедра «Электроника и электротехника»

КУРСОВАЯ  РАБОТА

на тему

«Расчёт  характеристик  ТТЛ  транзистора со сложным инвертором»

по дисциплине «Электроника»

Вариант 6

Выполнила:
Артёменко Е.А.

Руководитель:
Самбурский Л.М.


Задание на курсовой проект (Электроника):

1) описать принцип работы схемы;

2) выбрать и описать технологию изготовления схемы;

3) нарисовать структуру транзистора;

4) рассчитать параметры элементов схемы;

5) с помощью SPICE рассчитать:

а. передаточную характеристику схемы: UВЫХ (UВХ); по ней – уровни логического

нуля (U0) и единицы (U1), запас помехоустойчивости;

б. потребляемый ток: IПОТР (UВХ);

в. переходную характеристику схемы: UВЫХ (t); по ней – времена задержек и фрон-

тов переключения, максимальную рабочую частоту схемы (fmax);

г. статическую и динамическую потребляемую мощность;

6) нарисовать топологию всей схемы (в масштабе);

7) сравнить в аналогами, выпускаемыми промышленностью (из справочников).

Дано:

Минимальный размер 3мкм


Принцип работы схемы:

ТТЛ со сложным инвертором реализует логическую функцию И-НЕ.

Вариант 1

Вх. 1

Вх. 2

Вых.

0

0

1

Т1.

Этого достаточно, что бы открыть pn переход. Эмиторный переход открыт; коллекторный переход открыт. Т1 переходит в режим насыщения.  Как только переход открывается, на базе остаётся напряжение 0,7В, а остальное падает.

Потёк ток:

Т2.

На базе ноль. Было 0, пришло 0.

Эмиторный переход закрыт.

Коллеторный переход: было5, пришло 0В. :

0-5=-5В

Коллекторный переход закрыт. Режим отсечки.

Б>Э

К<Б


Т3.

На базе 5В. Этого достаточно, что бы открыть pn переход. Эмиторный переход открыт; коллекторный переход открыт. Т3 переходит в режим насыщения.  Как только переход открывается, на базе остаётся напряжение 0,7В, а остальное падает.  (Потёк большой ток, по закону ома вызывает высокое сопротивление. Напряжение падает на R3)

Потёк ток:

На выходе

Т4.

На базе ноль, так как пришло 0, было 0.

0-0 = 0.

Эмиторный переход закрыт.

Коллеторный переход закрыт.

Коллекторный переход закрыт. Режим отсечки.

Б>Э

К<Б

Вариант 2

Вх. 1

Вх. 2

Вых.

1

1

0

Т1.

На вход подаётся две единицы.

База-эмитор ноль, так как пришло 5В, было 5В.

5-5 = 0.

Эмиторный переход закрыт.

Коллекторный переход: Пришло 5В, было 0В.

Коллекторный переход открыт. Транзистр работает в инверсном режиме.

(коллектор открыт, эмитор закрыт)

Ток от эмитора к коллектору сквозной.

Т2.

Пришло 5В. Упало на 0,7

5-0,7 =4,3

Эмиторный переход открыт. Транзистр работает в режиме насыщения.

Коллекторный переход: пришло 5В, было 5В.

Т3.

На базе  ноль. Пришло 0, было 0.

0 <0,7

Эмиторный переход закрыт.

Коллеторный переход: Пришло 0, было 5.

0-5=-5В.

Коллекторный переход закрыт.

Транзистр работает в режиме отсечки. Ток от эмитора к коллектору сквозной.

Т4.

На базе: пришло 4,3 , было 0:

4,3-0= 4,3 >0,7

Эмиторный переход открыт.

Коллекторный переход: Пришло 4,3В, было 0В

4,3-0 =4,3

Коллекторный переход открыт.

Так как эмиторный переход открыт; коллекторный переход открыт. Т4 переходит в режим насыщения.  Как только переход открывается, на базе остаётся напряжение 0,7В, а остальное падает на R4 по закону Ома. Поэтому на выходе схемы логический 0.

На выходе

Вариант 3,4

Вх. 1

Вх. 2

Вых.

0

1

1

1

0

1

Ситуация схожа с Вариантом 1 но проходит медленнее

Технология изготовления схемы:

Технология изготовления БТ:

  1.  Окисление подложки р-типа.

  1.  Фотолитография под скрытый слой, ионная имплантация n+ скрытого слоя.

  1.  Эпитаксиальное осаждение n-слоя, окисление.


  1.  Фотолитография под изолятор, диффузионное легирование р+ областей изолятора.

  1.  Окисление. Фотолитография, ионная имплантация р-слоя.

  1.  Окисление. Фотолитография под базу и эмиттер, диффузионное легирование n+ областей.


  1.  Нанесение металла.

  1.  Фотолитография по металлу.

Технология изготовления Резистора:

оксид

Si

  1.  Окисление подложки р-типа.


  1.  Фотолитография под скрытый слой, ионная имплантация n+ скрытого слоя.

Наложение маски, окисление, нанесние маталла.

Для малых сопротивлений (1...50 Ом) используются высоколегированные области

(эмиттерный n+ - слой).

Технология изготовления Диода:

В качестве диодов в ПИМС используют транзисторные n-p-n структуры в диодном

включении. В быстродействующих схемах в качестве диода используют эмиттерный p-n –

переход, при этом коллекторный переход закорочен. При необходимости применения дио-

да с более высоким рабочим напряжением (до 60 В) используют коллекторный p-n – пере-

ход. Эмиттерную область в такой структуре обычно не формируют, что позволяет сущест-

венно уменьшить размеры диода.

Барьерный режим

В данном режиме база транзистора по постоянному току соединена накоротко или через небольшой резистор с его коллектором, а в коллекторную или в эмиттерную цепь транзистора включается резистор, задающий ток через транзистор. В таком включении транзистор представляет из себя своеобразный диод, включенный последовательно с токозадающим резистором. Подобные схемы каскадов отличаются малым количеством комплектующих, хорошей развязкой по высокой частоте, большим рабочим диапазоном температур, нечувствительностью к параметрам транзисторов.


Топология и разрез схемы 


Расчёт пареметров элементов схемы:

2 эмиттера

1 эмиттер

  1.  BF – коэффициент усиления тока базы в нормальном режиме.

  1. BR - коэффициент усиления тока базы в инверсном режиме.

Для 2х эмиттеров (М = 2)

6,935*10-8

*10-6

0.0691


Для 1го эмиттера (М = 1)

3.5317*10-8

4.1153*10-7

  1.  IS – ток насыщения.

Для 2х эмиттеров

8.1927*10-18

Для 1го эмиттера

4.0964*10-18

  1.  RB - сопротивление базы

Ёмкость эмиттерного p-n-перехода (CJE)

C одним эмиттером:

1.2692*10-10

С двумя эмиттерами:

2.0792*10-10


Ёмкость коллекторного p-n-перехода

C одним эмиттером:

4.6611*10-10

С двумя эмиттерами:

7.8111*10-10

NF - коэффициент эмиссии эмиттерного перехода NF = 1,1

NR — коэффициент эмиссии коллекторного перехода NR = 1,4


Расчет резисторов

        


Расчёт с помощью SPICE

Уровни логического нуля (U0) и единицы (U1):

(U0) = 0,2 mV

(U1) =3,4  V

∆Uлог = (U1)- (U0) = 3,2 V

(Uc гр) =  1,6V

Помехоустойчивость по положительным и отрицательным помехам соответственно:

(Uпом +)= (Uc гр) - (U0) = 1,4  V

(Uпом -)= (U1) - (Uc гр) = 1,8 V

Порог переключения:

(Uп)=( (U0) + (U1))/2

(Uп)= 1,8 V


Переходная характеристика

t10з =1,5 нс

t01з = 0,8нс

tф-= 1нс

tф+ = 4нс

tз= (t01з+ t10з)/2 =  1,25

сверх быстродействующие: 0,1 3 t нс

С=16,03*10^(-13) Ф

Fп = (34)^(-1) * 10^(9) =29,4 МГц

P=5^2 * 16,03*10^(-13) *(34)^(-1) * 10^(9)  = 1.2 мВт

Топология

 


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

76760. Крылонёбная ямка 181.89 KB
  Ямка соседствует и имеет связи с височной и подвисочной ямами. По форме ямка узкая щель ограниченная тремя выше перечисленными костями она граничит и сообщается с полостью черепа средней черепной ямой полостями носа и рта глазницей височной и подвисочной ямами. Крылонебная ямка сообщается: с полостью рта через большой и малый небные каналы с одноименными сосудами и нервами которые снабжают твердое и мягкое небо и небные миндалины; с полостью носа через клиновиднонебное отверстие с одноименными сосудами и нервами для слизистой...
76761. Полость носа 181.99 KB
  Полость носа обладает верхней нижней и парными боковыми стенками. Верхняя стенка состоит из: носовой части лобной кости продырявленной пластинки решетчатой кости и тела клиновидной которые составляют верхнезаднюю часть стенки; парных носовых костей: право и левой образующих передневерхнюю часть стенки. Нижняя стенка включает: небные отростки верхних челюстей и горизонтальные пластинки небных костей костное небо; носовой гребень который проходит по середине стенки в продольном направлении. Латеральные стенки правая и левая...
76762. Внутреннее основание черепа 184.16 KB
  Внутренняя граница между сводом и основанием выделяется не во всех учебниках: слепое отверстие лобной кости и основание ее глазничных отростков; соединение малых и больших крыльев клиновидной кости латеральная оконечность верхней глазничной щели стык теменноклиновидного и лобнотеменного швов; основание пирамиды височной кости и сосцевиднотеменной шов; борозда поперечного синуса крестообразное возвышение и внутренний выступ затылочной кости. Передняя черепная яма образована: по бокам глазничными частями лобной кости; в центре ...
76763. Наружное основание черепа 183.43 KB
  Наружная граница между сводом и основанием проходит по носолобному шву надглазничным краям скуловым отросткам лобной кости подвисочному гребню клиновидной по основанию скуловых отростков височных костей над наружным слуховым отверстием по верхнему краю через основание сосцевидных отростков; заканчивается по верхней выйной линии и наружному затылочному выступу. В своде по наружной поверхности выделяют передний отдел лоб лобная область с рельефом: чешуя лобной кости на ней лобные бугры правый и левый; надбровные дуги у границы с...
76764. Классификация соединений костей 181.35 KB
  Среди соединений костей различают по анатомической классификации: непрерывные когда между концами костей имеется сплошная соединительная или хрящевая а в последующем и костная ткань; прерывные соединения или суставы главными признаками которых является наличие щели полости между суставными концами костей и синовиальной оболочки в капсуле; полупрерывные соединения или симфизы когда в прослойке между костями хряща или фиброзной ткани появляется щель. В основу биомеханической классификации положены оси проводимые через соединения костей...
76765. Строение и классификация суставов 184.21 KB
  Дополнительные вспомогательные структуры суставов включают: прослойки из хряща: диски мениски суставные губы; укрепляющие устройства из соединительной ткани: связки мембраны окружающие зоны мышечные сухожилия; скопления жировой клетчатки под синовиальной оболочкой; синовиальные складки сумки влагалища завороты синусы. Фиброзный наружный слой образуется из плотной волокнистой соединительной ткани с обилием продольных волокон; укрепляется связками: капсульными внутрикапсульными и внекапсульными. Синовиальный слой мембрана...
76766. Соединения костей черепа 186.79 KB
  В костном небе различают: срединный небный шов между небными и отростками правой и левой верхней челюсти и горизонтальными пластинками небных костей; поперечный небный шов перпендикулярный срединному шву и соединяющий верхние челюсти с небными костями. Межнижнечелюстной симфиз соединяет правую и левую половины тела нижней челюсти в области подбородка в плодном периоде и грудном возрасте. Основными частями височнонижнечелюстного сустава являются: правая и левая головки нижней челюсти; правая и левая нижнечелюстные ямки височной кости;...
76767. Развитие и строение скелета верхней конечности 185.58 KB
  Вначале кости обращены сгибательной поверхностью к туловищу потом поворачиваются на 90 градусов кнаружи. Все кости кроме ключицы развиваются как вторичные то есть проходят через перепончатую хрящевую и костную стадии. Лопатка плечевая кость кости предплечья трубчатые кости кисти развиваются эндо и перихондральным окостенением кости запястья энхондральным. Трубчатые кости растут в длину за счет метаэпифизарных хрящей: длинные верхнего и нижнего ростковая активность каждого зависит от возраста и меняется поочередно короткие ...
76768. Кости и соединения плечевого пояса 181.88 KB
  Строение лопатки плоской кости треугольной формы: реберная передняя поверхность с лопаточной ямой для одноименной мышцы; задняя дорсальная поверхность с лопаточной остью над и подостной ямами для одноименных мышц; три угла: латеральный угол с суставной впадиной над и подсуставным бугорками шейкой лопатки; верхний угол для прикрепления поднимателя лопатки нижний угол на уровне УIII го межреберного промежутка ориентир при определении границ легких; два крупных отростка: клювовидный акромиальный с суставной поверхностью для...