Цифровые микросхемы. Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻
Вы можете узнать стоимость помощи в написании студенческой работы.
Помощь в написании работы, которую точно примут!
Похожие работы на - Цифровые микросхемы
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Скачать Скачать документ
Информация о работе Информация о работе
Нужна качественная работа без плагиата?
Не нашел материал для своей работы?
Поможем написать качественную работу Без плагиата!
Целью курсовой работы является освоение методик
синтеза законченных цифровых устройств, выполняющих набор заданных функций, на
основе стандартных ИМС средней степени интеграции. В процессе выполнения
курсовой работы происходит изучение и освоение методов разработки и оформления
принципиальных электрических либо структурно-логических схем устройств, а также
освоение методик расчета элементов электрических схем импульсного типа,
построенных на интегральных логических элементах, оформления расчетов и перечня
элементов с использованием ряда номиналов Е24 .
Для выполнения каждой задачи вначале следует
изучить теорию стандартных ИМС, на которых строится цифровое устройство:
назначение и принцип работы, таблицы истинности, уравнения каналов,
структурно-логические схемы, особенности применения, электрические параметры и
т.д. Этот материал подробно изложен в рекомендуемой литературе.
1. Модуль 1 - Аналоговая схемотехника
Необходимо произвести расчет широкополосного
усилителя. Исходными для работы являются следующие данные:
.2 Составление структурной и принципиальной схем
широкополосного усилителя
Рис. 1 - Структурная схема широкополосного
усилителя
Ki -
коэффициент усиления i-го
каскада, дБ; i = 1,...,n;
n - число каскадов.
Рис. 2 - Принципиальная электрическая схема
широкополосного усилителя
Схема широкополосного усилителя состоит из
следующих элементов:
Входной каскад необходим для согласования
генератора обладающего внутренним сопротивлением с промежуточным каскадом.
Сигнал с выхода промежуточного каскада поступает на фильтр верхних частот,
который определяет заданную верхнюю граничную частоту усилителя, нижняя же
граничная частота определяется величинами разделительных емкостей.
После фильтра сигнал поступает на промежуточный
каскад усилителя, который из всех трех каскадов обладает наибольшим усилением.
Далее усиленный сигнал через выходной каскад передается в нагрузку. Выходной
каскад имеет ООС по току, что позволяет существенно уменьшить нелинейные
искажения.
.3 Расчет элементов широкополосного усилителя
. Определение напряжения питания E п
:
Здесь U вых -
максимальное выходное напряжение, U КЭнас ≈1 В -
падение напряжение на транзисторе в состоянии насыщения, U зап ≈5 В -
запас по напряжению. Исходя из данных задания U вых = 9 В,
получаем E п =24 В.
. Выбор транзистора выходного
каскада.
Для выходного каскада транзистор
выбирают по следующим параметрам: верхней граничной частоте f в ,
максимальной величине тока коллектора Iк, наибольшему допустимому напряжению
коллектора U КЭ доп , максимальной рассеиваемой транзистором мощности.
Граничная частота передачи тока базы
f в должна более чем в 5 раз превышать заданную верхнюю частоту
усилителя f в :
Исходя из данных задания f в =12
МГц следовательно f в ≥60 МГц.
Максимальный ток коллектора
выбирается из условия:
Подставляя данные, получаем I Kmax ≥ 540
мА. Выберем I Kmax =540 мА,
тогда ток I К0 выберем равным половине I Kmax : I K0 =
0.5 I Kmax = 270 мА.
Напряжение питания усилителя Е п
должно быть меньше 0.8 U КЭ доп .
Максимальная рассеиваемая
транзистором мощность должна превышать величину I K0 U КЭ0 = 1,35 Вт,
где U КЭ0 - падение
напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке,
определяется по нагрузочной прямой выходной характеристики транзистора VT3: = 5 В.
Поставленным требованиям
удовлетворяет транзистор КТ624В. Его параметры:
в = 450 МГц К
доп = 1,3 А > 0,54 А КЭ доп = 40 В. Е п = 24 В
< 0.8U КЭ доп = 32 В.
Значение максимального напряжения на
коллекторе U Kмакс = Е п = 24 В. Величину сопротивления в
цепи эмиттера R 13 выбирают исходя из условия, чтобы падение
напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Е п :
Подставляя I К0 =0,27 А,
получаем: R 13 =8,9 Ом
(выбираем 9,1 Ом).
Сопротивление в цепи коллектора R 12
рассчитываем аналогично, задавшись напряжением на нем:
Подставив полученные данные получим:
U R12 = 16,6 В. Сопротивление R 12
определяется по формуле:
. Расчет сопротивления нагрузки по
переменному току R Н~ :
Сопротивление нагрузки по
переменному току R Н~ образовано
параллельным соединением R Н и R 12 и равно:
Подставляя, получим: R Н~ =27,7 Ом.
. Определение входной проводимости
транзистора:
Определяем ток базы в рабочей точке
по выходной характеристике транзистора VT3: I o б =2 мА,
проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной
определяем входную проводимость:
∆I Б =8 мА, ∆U БЭ =0,1 В, y 11 =0,08 См.
. Определение крутизны транзистора:
С помощью резисторного делителя
задается положение рабочей точки; определим U 0Б :
По входным характеристикам
определяем U 0БЭ =0,66 В, U 0Э =U R 13 =2,4 В и
подставляя получаем U 0Б =3,06 В.
Номиналы резисторов рассчитываются по
формулам:
Пренебрегая обратным током I К0 , выбирая I Д =5I 0Б ,
рассчитываем номиналы резисторов:
R10 =940 Ом
(выбираем 910 Ом), R11=180 Ом;
. Рассчитываем входное сопротивление
каскада по переменному току:
Его величина определяется как
суммарное сопротивление параллельно включенных R10, R11, и (1/y 11 )*γ, где γ=1+SR 13 - глубина
ООС:
R ВХ≈ =R10//R11//[(1/y 11 )( 1+SR 13 )],
Подставляя числовые данные получаем:
R ВХ≈ =112 Ом.
. Определим коэффициент усиления
каскада:
S=5 А/В, R Н~ =27,7 Ом, R 13 =9,1 Ом: K U =3,0.
. Напряжение питания E п равно
напряжению питания выходного каскада - 24 В:
. Выбор транзистора промежуточного
каскада.
Для промежуточного каскада
транзистор выбирают аналогично транзистору выходного каскада: по верхней
граничной частоте f в , максимальной величине тока коллектора Iк,
максимальной рассеиваемой транзистором мощности и наибольшему допустимому
напряжению коллектора U КЭ доп . Различие в величине максимального
тока.
Максимальный ток коллектора
выбирается из условия:
Здесь K U 3 =3,0 -
коэффициент усиления выходного каскада, R вх3 =112 Ом -
его входное сопротивление по переменному току;
Подставляя данные получаем I Kmax ≥ 80
мА. Определим I Kmax =90 мА, ток
I К0 выберем равным половине I Kmax : I K0 =
0.5 I Kmax = 45 мА.
Напряжение питания усилителя Е п
должно быть меньше 0.8 U КЭ доп .
Максимальная рассеиваемая
транзистором мощность должна превышать величину I K0 U КЭ0 =0,225 Вт,
где U КЭ0 - падение
напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке,
определяется по нагрузочной прямой выходной характеристике транзистора VT2: = 5 В.
Поставленным требованиям
удовлетворяет транзистор КТ385А. Его параметры:
f в = 200 МГц К доп =
400 мА >> I Kmax =90 мА; КЭ доп = 40
В. Е п = 24 В < 0.8U КЭ доп = 32 В.
P доп = 0,5 Вт
> I K0 U КЭ0 =0,225 Вт.
Значение максимального напряжения на
коллекторе U Kмакс = Е п = 24 В. Величину сопротивления в
цепи эмиттера R 9 выбирают исходя из условия, чтобы падение
напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Е п :
Подставляя I К0 =45 мА,
получаем: R 9 =106,7 Ом
(выбираем 100 Ом).
Сопротивление в цепи коллектора R 8
рассчитываем аналогично, задавшись напряжением на нем:
Подставив полученные данные получим:
U R8 = 14,2 В. Сопротивление R 8
определяется по формуле:
4. Расчет сопротивления нагрузки по
переменному току R Н~ :
Сопротивление нагрузки по
переменному току R Н~ образовано
параллельным соединением R Н и R 8 и равно:
Подставляя R Н =R вх3 =112 Ом, R 8 = 320 Ом,
получим: R Н~ =83 Ом.
. Определение входной проводимости
транзистора:
Определяем ток базы в рабочей точке
по выходной характеристике транзистора VT2: I o б =0,5 мА,
проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной
определяем входную проводимость:
∆I Б =4 мА, ∆U БЭ =0,3 В, y 11 =0,013 См.
6. Определение крутизны транзистора:
∆I К =30 мА, ∆U БЭ =0,05 В S=0,45 А/В.
С помощью резисторного делителя
задается положение рабочей точки; определим U 0Б :
По входным характеристикам
определяем U 0БЭ =0,64 В, U 0Э =U R 9 = 4,8 В и
подставляя получаем U 0Б =5,44 В.
Номиналы резисторов рассчитываются
по формулам:
Пренебрегая обратным током I К0 , выбирая I Д =5I 0Б ,
рассчитываем номиналы резисторов:
R6 =350 Ом
(выбираем 360 Ом), R7 =1422 Ом (выбираем 1,5 кОм);
. Рассчитываем входное сопротивление
каскада по переменному току:
Его величина определяется как
суммарное сопротивление параллельно включенных R6, R7, и (1/y 11 ):
Подставляя числовые данные получаем:
R ВХ≈ =73,7 Ом.
. Определим коэффициент усиления
каскада:
S=0,45 А/В, R Н~ =83 Ом : K U =37,35.
Выберем R 5 так чтобы
ослабление амплитуды сигнала делителем образованным R 5 и R вх2 было
незначительным: R 5 = 5 Ом.
. Выбор транзистора промежуточного
каскада.
Для выходного каскада транзистор
выбирают аналогично транзистору выходного и промежуточных каскадов: по верхней
граничной частоте f в , максимальной величине тока коллектора Iк,
максимальной рассеиваемой транзистором мощности и наибольшему допустимому
напряжению коллектора U КЭ доп . Различие в величине максимального
тока. Максимальный ток коллектора выбирается из условия:
Здесь K U 3 =3,0 , K U 2 =37,35 -
коэффициенты усиления выходного и промежуточного каскадов, R н1 =R вх2 +R 5 =78,7 Ом -
сумма сопротивлений фильтра и входного сопротивления промежуточного каскада по
переменному току; подставляя данные получаем I Kmax ≥ 3,06
мА. Определяем I Kmax равным 10 мА. Ток I К0
выберем равным половине I Kmax : I K0 =
0.5 I Kmax = 5 мА.
Максимальная рассеиваемая транзистором мощность должна превышать величину I K0 U КЭ0 =0,025 Вт,
где U КЭ0 - падение
напряжения на переходе коллектор-эмиттер транзистора в рабочей точке,
определяется по нагрузочной прямой выходной характеристике VT1: = 5 В.
Поставленным требованиям
удовлетворяет транзистор КТ315В. Его параметры:
f в = 250 Мгц К доп =
100 мА > 10 мА КЭ доп = 40 В. Е п = 24 В < 0.8U КЭ
доп = 32 В.
P доп = 0,15 Вт
> I K0 U КЭ0 =0,025 Вт.
Значение максимального напряжения на
коллекторе U Kмакс = Е п = 24 В. Величину сопротивления в
цепи эмиттера R 4 выбирают исходя из условия, чтобы падение
напряжения на нем не превышало величину 0,1-0,3 Е п :
Подставляя I К0 =5 мА,
получаем: R 4 =960 Ом.
Сопротивление в цепи коллектора R 3
рассчитываем аналогично, задавшись напряжением на нем:
Подставив полученные данные получим:
U R3 = 14,2 В. Сопротивление R 3
определяется по формуле:
4. Расчет сопротивления нагрузки по
переменному току R Н~ :
Сопротивление нагрузки по
переменному току R Н~ образовано
параллельным соединением R Н и R 3 и равно:
Подставляя R Н =R н1 =78,7 Ом, R 3 = 2,7 кОм,
получим: R Н~ =76,5 Ом.
. Определение входной проводимости
транзистора:
Определяем ток базы в рабочей точке
по выходной характеристике транзистора VT1: I o б =0,12 мА,
проводим касательную в этой точке на входной характеристике, и по касательной
определяем входную проводимость:
∆I Б =0,2 мА, ∆U БЭ =0,15 В, y 11 =0,0013 См.
6. Определение крутизны транзистора:
∆I К =10 мА, ∆U БЭ =0,1 В S=0,1 А/В.
С помощью резисторного делителя
задается положение рабочей точки; определим U 0Б :
По входным характеристикам
определяем U 0БЭ =0,59 В, U 0Э =U R 4 =4,8 В и
подставляя получаем U 0Б =5,39 В.
Номиналы резисторов рассчитываются
по формулам:
Пренебрегая обратным током I К0 , выбирая I Д =5I 0Б , рассчитываем
номиналы резисторов:
R1=12302 Ом
(выбираем 12 кОм), R2=5784 Ом (выбираем 5,6 кОм);
Емкость конденсаторов С 2
и С 6 выбираются большими исходя из того, что его сопротивление
цепочки R 4 С 2
по переменному току существенно только на самой низкой частоте должно:
Подставляя, получаем: (С 2 ≥
32 мкФ) = 33 мкФ, (С 6 ≥ 12 мкФ) = 15 мкФ.
Фильтр предназначен для обеспечения
заданной верхней частоты. При этом f в
определяется по формуле:
Где R вых1 есть R 3 , R 5 =5 Ом, тогда
С 3 =16,3 пФ.
Производим расчет С 3 с
учетом коэффициента частотных искажений на верхней рабочей частоте M В .
Коэффициент M В в данной
схеме определяется искажениями вносимыми цепочкой фильтра R 5 С 3
:
Выражаем С 3 с учетом
заданного коэффициента частотных искажений M В :
Расчет разделительных емкостей
производится с учетом заданного коэффициента искажений на нижней рабочей
частоте:
Пусть доли частотных искажений,
вносимых на нижней частоте в каждом каскаде будут равны:
Формулы для расчета разделительных
емкостей для данной схемы усилителя примут вид:
Подставляя в выражения данные
получаем: С 1 = 1,1 мкФ (выбираем 1 мкФ), С 4 = 2,2 мкФ, С 5
=10,4 мкФ (выбираем 10 мкФ), С 7 = 22,5 мкФ (выбираем 22 мкФ).
Так как входной и промежуточный
каскады работают в режиме малого сигнала то нелинейные искажения обусловлены
влиянием выходного каскада. Проведем оценку нелинейных искажений c помощью метода
пяти ординат.
При помощи пяти ординат находятся
гармонические составляющие. Входной ЭДС E г m 1 , E г m 2 , E г m 3 , по которым
рассчитывается коэффициент гармоник:
На нагрузочной прямой наносятся
точки мгновенных значений тока Iк 1 , Iк 2 , Iк 3 ,
Iк 4 , Iк 5 , соответствующие I K min , (I K0 -I K min )/2, I K0 ,
(I K max -I K0 )/2, I K max , по
выходным характеристикам находятся отвечающие им токи базы Iб 1 ,
Iб 2 , Iб 3 , Iб 4 , Iб 5 ,
и по входным характеристикам находятся мгновенные значения напряжения база-эмиттер
Uб 1 ,
Uб 2 ,
Uб 3 ,
Uб 4 ,
Uб 5 .
Рассчитываются размахи ЭДС:
Далее находим амплитуды первых трех
гармонических составляющих ЭДС:
И рассчитываем коэффициент гармоник каскада:
Подставляя числовые данные получаем K г
= 0,69 %, что не превышает заданного.
2.1 Задача №1.
Устройство демультиплексирования кодов
Проектирование демультиплексора
кодов 1 на 64.
Рис. 3 - Принципиальная электрическая схема демультиплексора
кодов 1х64
Демультиплексор работает следующим образом: при
выставлении на шину адреса двоичного кода, соответствующего номеру
подключаемого выхода, входной сигнал передается на этот выход.
Таблица 2 Таблица адресации демультиплексора
Расчет энергопотребления всего устройства и
времени задержки по одному каналу.
Среднее время задержки К555ИД3 = 33нс, Тср.
К555ИД4 = 34 нс.
Тобщ = Тср. К555ид3 +Тср. К555ид4=67 нс.
Потребляемая мощность микросхемы К555ИД3 = 250
мВт, К555ИД4= 50 мВт. Общее энергопотребление устройства Pобщ
=4*250+50= 1,050 Вт.
2.2 Задача №2.
Коммутатор параллельных кодов
Проектирование коммутатора параллельных кодов с
10 источниками сигналов (словами) по 5 разрядов в каждом слове.
Рис. 4 - Коммутатор параллельных кодов (10 слов
по 5 разрядов)
Поз.
обозначениеНаименованиеКол.Примечание
Коммутатор работает следующим образом: на вход
устройства подается 10 информационных слов. В зависимости от выбранного адреса
на выход подается одно из входных слов при подаче стробирующего сигнала.
Расчет энергопотребления всего устройства и
времени задержки - для одного слова относительно адресных сигналов.
Среднее время задержки К155КП1 =17 нс.
Время задержки по одному каналу Т=17 нс.
Потребляемая мощность микросхемы К155КП1 = 390
мВт. Общее энергопотребление устройства Pобщ
= 390*5= 1,95 Вт.
.3 Задача №3. Устройство параллельного ввода
слов в регистры
Проектирование устройства параллельного ввода
слов в регистры (7 слов по 8 разрядов в каждом слове, частота ввода слов 650
кГц)
Рис. 5 - Устройство параллельного ввода слов в
регистры (7 слов по 8 разрядов)
Устройство параллельного ввода слов в регистры
работает следующим образом: на вход устройства подаются импульсы ввода с
частотой 650 кГц. При каждом положительном импульсе в регистре с номером,
соответствующим номеру импульса защелкивается информационное слово. После
запоминания 7 слов в регистрах цикл повторяется (при наличии разрешающего
сигнала)
Расчет времени ввода всех слов в регистры.
Период повторения импульсов ввода T
= 1/f = 1,54 мкс.
Время задержки одного такта счетчика tсч
= 17 нс.
Время задержки дешифратора tдш
= 41 нс.
Время задержки элемента И-НЕ tИНЕ
= 15 нс.
Время задержки элемента НЕ tНЕ
= 15 нс.
Время задержки регистра tRG
= 28 нс.
Время ввода слова в регистр t1слово
= tИНЕ + tсч
+ tдш + tНЕ
+ tRG = 116 нс.
Время ввода всех слов в регистры tобщ
= 6Т+ t1слово = 9,356 мкс.
.4 Задача №4. Запоминающее устройство (ЗУ) на
ИМС оперативных ЗУ (ОЗУ)
Проектирование устройства ОЗУ (128 слов по 32
разряда)
Рис. 7 - Принципиальная электрическая схема ОЗУ
128х32
1.
Полупроводниковые
приборы: Транзисторы./В.Л.Аронов и др.; под общ. ред. Н. Н. Горюнова.-М.:
Энергоатомиздат, 1985.-904с., ил.
2.
Шило,
В.Л. Популярные цифровые микросхемы: Справочник/ В.Л.Шило.- М.: Радио и связь,
1989.- 352 с.
3.
3.
Хоровиц П., Хилл У. Искусство схемотехники: В трех томах. Т.1 - М.: Мир, 1993.
- 413 с
4.
4.
Угрюмов Е. П. Цифровая схемотехника. - СПб.: БХВ - Санкт Петербург, 2004. 528
с.
5.
3.
Партала, Олег Наумович. Цифровая электроника. - СПб.: Наука и техника, 2000. -
208с.: ил.
6.
4.
Мамонкин И.Г. Усилительные устройства.-М.: Связь, 1977.-360 с. : ил.
широкополосный усилитель
демультиплексирование искажение
Таблица 8 Перечень элементов широкополосного
усилителя
Похожие работы на - Цифровые микросхемы Курсовая работа (т). Информатика, ВТ, телекоммуникации.
Реферат На Тему Возникновение "Цеха Поэтов"
Что Значит Время Перемен Эссе
Финансовые Основы Бизнеса Реферат
Отчет по практике по теме Организация обслуживания в туристической компании 'Каравелла-Псков'
Курсовая работа по теме Управление предприятием
Техника Броска Мяча В Баскетболе Реферат
Учебное пособие: Методические указания по выполнению курсовой работы для студентов по специальности 230102 Автоматизированные системы обработки информации и управления
Дипломная работа по теме Эмпирическое исследование гендерных особенностей психологического благополучия подростков и старшеклассников
Курсовая работа по теме Сравнительный анализ методов оценки персонала
Реферат: Заболевание Фенилкетонурия (ФКУ)
Контрольная работа: Неналоговые доходы бюджета 2
Эссе На Тему Детские Сады В России
Дипломная работа по теме Конституционно-правовой статус автономных округов Российской Федерации: проблемы и перспективы (на материалах Агинского Бурятского и Усть-Ордынского Бурятского автономных округов)
Курсовая работа: Исследование распределения температуры в тонком цилиндрическом стержне
Реферат: Определение перспективы развития Кизнерского района. Выявление главного направления развития. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Образ Базарова В Романе
Курсовая работа по теме Политический режим и государственный аппарат фашистской Германии
Реферат: Система Сатурна. Скачать бесплатно и без регистрации
Реферат по теме Русские в приграничном Китае
Реферат На Тему Человечество И Динамика Развития Вселенной. Возможности Человеческого Познания И Создания Единой Культуры
Введение
Курсовая работа: Инновационные социальные технологии
Курсовая работа: Психологические особенности нехимических зависимостей