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

38179. Активные методы обучения как способ продвижения рекламного продукта 323.5 KB
  В результате выполнения дипломной работы разработан универсальный психологический тренинг командообразования, предназначенный для групп, состоящих из 10 – 15 человек, длительностью 16 часов.
38180. Органи державної влади як суб’єкти управління ЗСУ 146 KB
  ЗС України та політична система України Заняття №3: Органи державної влади як субєкти управління ЗСУ Час: 2 години Мета заняття: 1. Актуальні проблеми реалізації політики національної безпеки України в оборонній сфері. Конституція України зі змінами відповідно до Закону України Про внесення змін до Конституції Україн膹 2222IV від 8 грудня 2004...
38181. Функції та методи воєнної політології 143.5 KB
  Організація соціального і гуманітарного забезпечення та виховної роботи в Збройних Силах України. Актуальні проблеми реалізації політики національної безпеки України в оборонній сфері. Конституція України зі змінами відповідно до Закону України Про внесення змін до Конституції Україн膹 2222IV від 8 грудня 2004 року.Національна безпека України 1994 ...
38182. Армія і суспільство: принципи взаємодії в умовах демократії 271.5 KB
  Війна – породження політики та її метод для досягнення певної економічної, соціальної, воєнної та іншої мети. Політика, що допускає війну або приводить до війни, є політика війни, але така політика розкриває тільки верхній, стратегічний зріз, що характеризує загальне спрямування діяльності держави.
38183. Політичний потенціал забезпечення обороноздатності України 119 KB
  ОСНОВНА ЧАСТИНА: Чи можлива деполітизація армії Чи можливо на практиці ізолювати армію від політики Автор статті дотримується думки що армія як специфічний інститут держави відіграє важливу роль в політичній системі суспільства. Після розпаду СРСР в Україні та й не тільки виголошувалися заяви навіть на високому державному рівні про необхідність деполітизації армії. Але чи можливо на практиці ізолювати армію від політики У класичній військовій теорії тісний взаємозвязок політики і армії вже давно було науково встановлено. У самій...
38184. Воєнна організація держави 162 KB
  За роки незалежності відбулося становлення Воєнної організації України загалом. Військові формування можуть виконувати властиві їм функції. Структурні компоненти її продовжують розвиватись, щоб бути готовими відстояти суверенітет України на випадок серйозної воєнної загрози.
38186. ЗС України як юридична та політична система України 229.5 KB
  ЗС України як юридична та політична система України Заняття №1: ЗС України як юридична та політична система України Час: 4 години Мета заняття: формувати у курсантів риси необхідні військовому керівнику для професійної діяльності; сприяти розвитку почуття свідомої військової дисципліни відповідальності і...
38187. Сучасні геополітичні школи 107.5 KB
  Американець Сол Коен в книзі â€œГеографія і політика в поділеному світіâ€ запропонував ввести в геополітичний метод додаткову класифікацію що базується на діленні основних геополітичних реалій на “ядра†nuclens та “ дисконтинуальні поясиâ€. Розвиток геополітичних поглядів стосовно до “ядерної епохи†ми зустрічаємо у другого представника тієї ж американської школи Коліна Грея. У своїй книзі â€œГеополітика ядерної ери†він дає нарис військової стратегії США НАТО в якому ставить планетарне розташування ядерних обєктів в...