реферат, рефераты скачать Информационно-образоательный портал
Рефераты, курсовые, дипломы, научные работы,
реферат, рефераты скачать
реферат, рефераты скачать
МЕНЮ|
реферат, рефераты скачать
поиск
Схема сопряжения датчика с ISA

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.

[pic]

Рис.1

Для реализации операции y=x1x2

[pic]

Рис.2

[pic]

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. [pic]

3. [pic]

[pic]

1 случай

x1=x2=1, т.е. Ux1=Ux2=U1 ( “1”

МЭТ выполняет следующие функции:

1. Операция “И” [pic]

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, ( 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 [pic]

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.

[pic]

Рис.4 ЛЭ ТТЛ-типа со сложным инвертором.

Состав схемы

1. На VT1 МЭТ и R1 собран коньюнктор [pic].

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).

c) Эмиттерный повторитель на VT3 (ЭП).

d) 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[pic]и [pic] при UИП = +5В.

1. Входные цепи имеют паразитное С и паразитное L.

2. Наводки (наведённые статические помехи).

Первые создает колебательный контур (к/к) [pic]

[pic]

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

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 ( 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

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.

[pic]

При открытом p-n переходе [pic]

[pic]

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 [pic]) 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 [pic], [pic], Рпот.ср.

(средняя потребляемая мощность).

[pic] на VT3 мало ( Kраз высок!

[pic]

Рис. 6

[pic]

[pic]

при X2

[pic]

[pic]

[pic]

[pic]

ЛЭ включен, т.е. VT2 и VT4 открыты и насыщены. VT3 и VD3 закрыты.

При Uвых = U0 ([pic]

[pic]

[pic]

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).

[pic]

Рис.7

ЛЭ ТТЛ-типа с 3-мя состояниями выхода

Roff — высокое выходное сопротивление

[pic]

Рис.8

Фрагмент таблицы истинности:

|X1 |X2 |X3 |Y |

|1 |1 |1 |Rof|

| | | |f |

|0 |1 |0 |1 |

Состав схемы:

1. Коньюнктор (VT1, R1). В точке 1 [pic].

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)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:

[pic] (1), где Uл – логический перепад. (Примечание. Для ТТЛ с

простым инвертором [pic])

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 [pic].

«ИЛИ–ИЛИ–НЕ»

[pic]

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)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.

(Uб – Uэ)VT1,2 = (–U0) – (–Uc) = (–1,7) – (–2,05) = 0,35В < Uэз = 0,6В (

VT1,2 – закрыты.

Т.к. через R1 при закрытых VT1 и VT2 протекает ток IбVT5 (ЭП) по цепи:

«+»ИП ( R1 ( б-э VT5( R9 ( «–»ИП

[pic]

Режим работы VT5 подобран так, что он всегда открыт и через него течет ток:

«+»ИП ( R1 ( к-э VT5 ( R9 ( «–»ИП

Uб-эVT5o = –0,8В

Uy1 = (Ua + Uб-эVT5) = (–0,1) + (–0,8) = –0,9В ( U1 = – 0,9В

Uc = Uб-эVT3o + Uоп = (–0,75) + (–1,3) = –2,05В

через R2 протекает ток IкVT3, IбVT6. Т.о. создается напряжение Uб = (IкVT3

+ IбVT6) R2 = –0,9В

Uy2 = Uб + Uб-эVT6o = (–0,9) + (–0,8) = –1,7В

[pic] ИЛИ–НЕ В этом случае y2 = «0»

[pic] ИЛИ y1 = «1»

X1 = X2 = 1

В этом случае VT1,2 открыты, но ненасыщены ( отсутствует избыточность

зарядов в цепи базы ( tздр мало.

VT3 закрыт

Uc = UX1,2 + Uб-эVT1,2o = (–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 toC 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 [pic].

Когда VT3 открыт, то имеем недостаток: через R7 кроме Iдел протекает IбVT7

(

(Iдел + IбVT3) R7 = [pic], IбVT3 = I ( to )

[pic]

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 + IбVT4. Но и в этом случае не

обеспечивается стабильность напряжения, т.к. IбVT4 = I ( to ). Существует

необходимость ввести диоды VD1,2, в которых R меняется в зависимости от

изменения to ( изменяется ток Iдел. Этим компенсируется изменение токов

IбVT4 и IбVT3 от температуры и обеспечивается температурная стабилизация.

Определим потенциал т. d.

Т.к. UбVT3 = Ud + Uб-эVT4, то

Ud = –Uб-эVT4 + UбVT3 = –(Uоп) – (–Uб-эVT4) = –1,3 – (–0,75) = –0,55В

(Uоп



© 2003-2013
Рефераты бесплатно, рефераты литература, курсовые работы, реферат, доклады, рефераты медицина, рефераты на тему, сочинения, реферат бесплатно, рефераты авиация, курсовые, рефераты биология, большая бибилиотека рефератов, дипломы, научные работы, рефераты право, рефераты, рефераты скачать, рефераты психология, рефераты математика, рефераты кулинария, рефераты логистика, рефераты анатомия, рефераты маркетинг, рефераты релиния, рефераты социология, рефераты менеджемент.