Слід відзначити, що за послідовного з’єднання діодних логічних елементів затягуються фронти вихідних імпульсів, а в першій схемі згідно з (3.7) зменшується й рівень лог.1. Тому такі елементи потребують відновлення параметрів імпульсів за допомогою транзисторних ключових каскадів.
3.1.5. Розрахунокдіоднихключів
Особливості розрахунку розглянемо на прикладі ключа, заданого параметрами: рівні вхідного прямокутного імпульсу Е1=3,5 В, Е0=0,2 В; струм вмикання навантажувального p-n-переходу I1і0,9 мА; допустима тривалість фронту вихідної напруги tф.доп≥0,1 мкс за паразитної ємності навантаження Сн≤20 пФ; температура навколишнього середовища 0...+70°С.
1) З метою забезпечити чіткість перемикання навантажувального p-n-переходу вибираємо схему на рис. 3.5,б з одним входом х1, на виході якої паралельно резисторові Rн увімкнено навантажувальний діод VDн та паразитну ємність Cн.
2) Напругу джерела живлення вибирають, виходячи з умови ввімкнення виконавчого елемента, у даному випадку Еж>3Uпр із запасом падіння напруги на резисторі R; вибираємо, наприклад, стандартну напругу Еж=5 В.
3) Вибір діодів здійснюють з таких міркувань. Якщо головними є параметри часу перемикання, малі ємність діода Сд і його прямий опір Rпр, вибирають імпульсні діоди, а за великих значень розсіюваної потужності, прямого струму, зворотної напруги вибирають потужні діоди. Крім того, під час роботи в широкому температурному діапазоні, а також за необхідності чіткої фіксації прямої напруги Uпр, зокрема, у колах зміщення, перевагу надають кремнійовим діодам. З точки зору надійності вибраний діод має задовольняти також вимоги граничних експлуатаційних параметрів. З міркувань швидкодії діод має забезпечувати час відновлення зворотного опору tв<tф.доп із запасом на час перезаряджання паразитної ємності, при цьому автоматично виконується вимога забезпечення часу усталення прямого опору tу<tф.доп.
Для зручності вибираємо всі три діоди VD1 та VDзм однаковими: імпульсні, кремнійові, наприклад, типу КД503А з основними параметрами: Uзв.доп=30 В, Iпр.доп=15 мА, tв≤10 нс, Сд≤5 пФ, діапазон температур -40...+70°С, які задовольняють вимоги завдання.
4) Розраховуємо напруги в статичному режимі: при х1=0 діод VD1 відчинений, через нього витікає струм I0, напруга в точці А схеми UА0=E0+Uпр ≈ 1 В, тому діод VDн зачинений (до нього прикладено напругу Uпр ≈ 0,3 В). При х1=1 діод VD1 зачиняється, струм I1 перемикається в навантаження і відчиняє всі три діоди, отже, UA1=3Uпр=2,4 В, а на виході діодом фіксується напруга U1=Uпр≈0,8В.
5) Для розрахунку опору резистора R визначаємо струм, що втікає до навантаження, який за умови Rн»Rпр становить I1=(Eж-UА1)/R, звідки R≤(Eж-UА1)/I1=4 кОм; вибираємо R=3,9 кОм. Визначаємо також струм через діод VD1 при х=0: I0=(Eж-UА0)/R ≈ 1 мА.
6) Для розрахунку опору навантаження спочатку за ВАХ діода визначаємо його прямий опір Rпр ≈ 20 Ом. З міркувань витрачення струму I1, в основному, на вмикання діода VDн слід виконати вимогу Rн»Rпр. З іншого боку, розряджання паразитної ємності Сн після зачинення діода VDн відбувається протягом tф0≈3СнRн, тому Rн≤t0ф.доп/3Сн=1,67 кОм; вибираємо Rн=1,5 кОм.
7) Перевіряємо час затримки вмикання tз.вм=tф1 діода VDн внаслідок заряджання ємності Сн після відчинення діодів VDзм. При цьому напруга на виході за Rн»R прямує екпоненційно до величини u(∞)=Еж−2Uпр; на початку вважаємо ємність розрядженою: u(0) » 0, а в кінці інтервалу tз.вм діод VDн відчиняється і фіксує напругу u(tз.вм) ≈ Uпр; отже, з урахуванням R»2Rпр, Еж−2Uпр»Uпр та (3.2, 3.3)
нс,
що задовольняє вимогу tф1=tз.вм<tф.доп.
На завершення розрахунок уточнюють на ЕОМ, у тому числі на найгірший випадок: перевіряють параметри схеми з урахуванням розкиду параметрів елементів за вибраними допусками, а також параметрів діодів у температурному діапазоні.
§3.2. КЛЮЧІ НА БІПОЛЯРНИХ ТРАНЗИСТОРАХ
3.2.1. Статичні режими
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.