Баклавру - Курсовые и рефераты
Home Курсовые Радиоэлектроника Схема сопряжения датчика с ISA
 
 

Схема сопряжения датчика с ISA

Файл: Tхемотехника.doc ( 4639232 байт )
Размер файла:4639232 байт
Дата файла:26.10.1999 1:14:22
Длина текста:15759 байт
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
Простота технической реализации (на одном кристалле).
Малые паразитные емкости, следовательно большое быстродействие.
Недостатки
Более низкая помехоустойчивость по сравнению с ДТЛ (U+пом ТТЛ < U+пом ДТЛ, U-пом ТТЛ < U-пом ДТЛ)
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=x1x2

Рис.2

Рис.3
База–коллектор VT1 выполняют функцию смещающего диода VD3 с схеме ДТЛ. Эквивалент диода VD4 ДТЛ в схеме ТТЛ отсутствует.
Достоинства
Отсутствует сопротивление утечки (в ДТЛ R2).
МЭТ обеспечивает рассасывание неосновных носителей из области базы VT2

Условия
Положительная логика



1 случай
x1=x2=1, т.е. Ux1=Ux2=U1 ( “1”
МЭТ выполняет следующие функции:
Операция “И”
Усиление сигнала.
VD1, VD2.
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, ( режим активный инверсный
Uк-э МЭТ ( 0,1 В
Uа = Uб-к VT1 о + Uб-эVT2 о – Uк-эVT1 ( 1,5 В
VT2, R2 реализуют “НЕ”. Принцип такой же, как в ДТЛ (VT2 открыт, насыщен. Rвых мало (( 5..40 Ом) ( 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-эVT1 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

Краз мало в ТТЛ с простым инвертором
Rвых ( Rк VT
Для устранения недостатка применяют ТТЛ со сложным инвертором.

Рис.4 ЛЭ ТТЛ-типа со сложным инвертором.
Состав схемы
На VT1 МЭТ и R1 собран коньюнктор .
Сложный инвертор (VT2-VT5, R2-R5).
Демпфирующий диод VD3.
Сложный инвертор включает в себя:
VT2 c R2, R3, R4, VT5. С одной стороны фазоразделительный каскад с корректирующей цепочкой VT5, R3, R4.
Выходной каскад (VT3, VT4, VD3, R5).
Эмиттерный повторитель на VT3 (ЭП).
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 сигналов и при UИП = +5В.
Входные цепи имеют паразитное С и паразитное L.
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
( VD1 открыт и ( 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
(б–э)х1 ( VD1 (ДТЛ).
(б–э)х2 ( VD2 (ДТЛ).
(б–к)VT1 ( VD3 (диод смещения ДТЛ)
Выполняет операцию усиления.
При закрывании VT2 c области базы (p) осуществляется рассасывание неосновных носителей ( VT1 заменяет Rутечки, включенную в цепь базы транзистора VT1 ДТЛ (R3).

Режим работы транзистора VT1

Режим насыщения.
Активный инверсный.

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.
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 IэVT2=Iк+Iб (IнVT2 < IнVT4). 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. ( 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 (
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, ( Uy = UИП – U(б-э)VT3 – UVD3о = = 5–1,6 = 3,4В

Параметры ТТЛ со сложным инвертором

Основным параметром в статическом режиме является , , Рпот.ср. (средняя потребляемая мощность).
на VT3 мало ( Kраз высок!

Рис. 6


при X2




ЛЭ включен, т.е. VT2 и VT4 открыты и насыщены. VT3 и VD3 закрыты.
При Uвых = U0 (



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:
Коньюнктор (VT1, R1). В точке 1 .
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)нVT6 ( 0,2В. ( Ua = 0,2В. Определим, какое U в т.1 Uк = UбVT2. VT1 – активный инверсный режим. U1 > Ua ( 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)оVT2 + U(к-э)насVT6 = 1В
В этом случае закрыт VT5. Дальше цитата Тимошенко В.С.: «А в каком же состоянии VT4 и VD1? Да они же закрыты!!!». ( 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, ( 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
Токовый переключатель.
Источник опорного напряжения.
Эмиттерные повторители.

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
Делитель R7R8, диоды VD1 и VD2, ЭП VT4R6, VT3.
VT5R9 (R9 и R10 в схему ЛЭ в интегральном исполнении не входят).
VT6R10
U(б-э)оVT5,6 = 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.

 
Top! Top!