Анализ технического задания. Составление карты распределения адресного пространства. Модуль управления и индикации CPAN, страница 13

          Расчет сопряжения блока индикации.

Произведем расчет электрического сопряжения элементов ПУ. Начнем с расчета дисплейной части. В каждый момент времени выбран 1 индикатор, поэтому соответствующая линия сканирования должна обеспечить стекающий ток общего катода 1 индикатора или 4 светодиодов. Таким образом, необходимо выполнение неравенств:

I_OLmax(ККД)³7*I_{пр. макс.}(HG1);

I_OLmax(ККД)³4*I_{пр. макс.}(VD4);

Поскольку 7*I_{пр.макс.}(HG1)=7*11*10^-3=77мА>2.2мА=I_OLmax(ККД), условия электрического сопряжения не выполняются, поэтому индикаторы нельзя подключать непосредственно к выходам микросхем используемой серии. Для их подключения используются схемы на основе транзистора. Схема изображена на рис. 25.

Будут использоваться транзисторы КТ3107Д (P-N-P). При выборе транзисторов использовался справочник [10]. Предельный ток коллектора для этого транзистора I_{K MAX} составляет 56 мА. Статический коэффициент передачи тока b не меньше 180. Значит, ток базы I_Б может достигать значения (I_{K MAX}/ b)*S, где S-коэффициент запаса, возьмем S=2. Тогда I_{Б MAX} = (77*10^-3/ 180)*2 = 0.9 мА.  Когда на выходе регистра, управляющего транзистором, устанавливается низкий потенциал, транзистор должен работать в режиме насыщения, для обеспечения работы транзистора в этом режиме используется делитель напряжения, образованный резисторами Rrg и Rvd.

Напряжение насыщения база-эмиттер U_БЭ (т.е. напряжение на Rvd) должно быть не менее 1 В. Ток через Rvd (I_Rvd) должен быть больше тока базы. Пусть I_Rvd=1мА. Тогда, Rvd > U_БЭ/ I_Rvd = 1/(1*10^-3) = 1000 Ом. Выберем номинал 1 кОм. P = (U_БЭ)²/R=(1)²/1000 =1 мВт. Резистору Rvd соответствуют резисторы R30-R33 на схеме. В качестве резисторов R30-R33 будет использоваться ОМЛТ-0.125–1 кОм±5%.

Максимальное значение Rrg выбирается из условия, чтобы при максимальном токе через этот резистор I_Rrg = I_{Б MAX} + I_Rvd = 0.9+1=1.9 мА на базе обеспечивалось напряжение, не большее чем (Ucc-U_БЭ.):

Rrg < (U_{CC MIN} - U_БЭ)/ I_Rrg = (4.75-1)/(1.9*10^-3)=1973 Ом.

Минимальное значение  выбирается из условия, что ток через резистор не должен превышать допустимый выходной ток I_OL буферной микросхемы КР1533ЛП17 (D23.1-D23.4), которая предназначена для увеличения выходного тока с ККД : Rrg>( U_{CC MAX}- U_{БЭ MIN})/I_OL=(5.25-0)/( 24*10^-3)=218 Ом.

Выберем номинал 1 кОм. P = (I_Rrg)² * R = (1.9*10^-3)² * 1000 = 3.6 мВт. Резистору Rrg соответствуют резисторы R26-R29 на схеме. В качестве резисторов R26-R29 будет использоваться ОМЛТ-0.125–1 кОм±5%.

Когда на выходе буферной микросхемы D23, управляющего транзистором, устанавливается высокий потенциал, транзистор закрывается, т.к. напряжение на базе становится равным напряжению на эмиттере и равным U_CC.

Резисторы R5-R12 служат для ограничения прямого тока через сегменты знакосинтезирующих индикаторов. Падение напряжения на используемом транзисторе может достигать 0.5 В. Сегменты индикатора являются обычными светодиодами. Они рассчитан на использование при прямом токе I_ПР = 10 мА, предельный допустимый ток I_{ПР max} = 11 мА. Падение напряжения на светодиоде лежит в пределах от 1 до 2 В.

Расчет резисторов R5-R12: максимальное значение определяется из необходимости получить ток, необходимый для свечения светодиода, при минимальном Ucc. Зададимся требованием, чтобы сила света в наихудшем случае была бы  меньше силы света при токе I_ПР = 10 мА не более чем в два раза. Тогда из графика зависимости силы света от I_ПР получаем, что I_{ПР min} = 5 мА.

R<(U_{CC MIN}-U_{VD MAX} -U_{VT MAX})/ I_{ПР min} = (4.75-2-0.5)/(5*10^-3) = 450 Ом, Здесь U_{VD MAX} – максимально возможное падение напряжения на диоде, U_{VТ MAX} – максимально возможное падение напряжения на транзисторе.

Минимальное значение определяется из того, что ток через диод не должен превысить I_{ПР MAX}= 11 мА.