Исследование элемента Шеффера с простым инвертором

Цель:        Ознакомиться с логикой работы, изучить принцип действия, освоить методику расчёта основных элементов элемента Шеффера. По заданным значениям параметров рассчитать элементы данной схемы. Схема должна работать как логический элемент И-НЕ с соответствующей таблицей истинности:

Дано:    I_вх = 0.4 mA, I⁰_вых = 4 mA, I¹_вых = 7 mA, U_пор = 2,1 В, U_пит = 5 В.

Элементы: транзистор КТ 815 А, диоды КД 503 А, резисторы.

Рис.1

Ход работы

Для расчёта сопротивлений, нужно знать ВАХ диодов и выходную характеристику транзистора. После снятия параметров нелинейных элементов цепи, были получены следующие зависимости:

Рис. 2  ВАХ диодов КД 503 А

Рис. 3 Выходная характеристика транзистора КТ 815 А.

Расчёт сопротивлений:

R1   Рассмотрим участок цепи:

Потенциал в этой точке должен превышать напряжение открытия диодов о отпирания транзистора

R₁ = (En – U_от.д. – U_от.тр.) / I_вх = 2,2/1,8 = 1,2 КΩ

R2    Рассмотрим участок цепи:

I_(R1) = (En – U_от.д.) / R₁ = 2,4 mA

R₂ = (En – U_от.д. - U_от.тр ) / I_(R1) = 1,7 KΩ
R3    Рассмотрим участок цепи:

Пороговое напряжение равно U_пор = 2,1 В. Значит напряжение на R_H1 = 2,1 B. Значит напряжение на R3 равно 2,9 В.

R₃ = (En – U_пор) / I¹_вых = (5 – 2,1) / 5 = 725 Ω

R_Н1

I_(RН1)  = 2,9 / 420 = 3.9mA

R_Н1 = U_пор / I_(RН1)  = 2,1 / 3.9 = 540 Ω

Результат:

R₁ = 5 КΩ
R₂ = 6.4KΩ

R₃ = 725 Ω

R_Н1 = 540 Ω

Вывод: Ознакомился с логикой работы элемента Шеффера, изучил принцип действия, освоил методику расчёта основных элементов. Рассчитал элементы данной схемы. Схема работает как логический элемент И-НЕ.