Файл: Методические указания по изучению дисцип лины. Томск Факультет дистанционного обучения, тусур, 2012. 86 с. Представлены рекомендации по самостоятельному изучению теоре тического материала, выполнению контрольных и лабораторных работ.pdf

31 информацию. Поскольку выходы регистра являются инверсными, на выходе формируется восьмиразрядный инверсный двоичный код записанного числа:
1 0
1 0
0 1
0 1
0 1
0 1
1 0
1 0
=
=
DO
Задание 19. Определить информационную емкость ПЗУ в битах:
ROM
DO
A
CS
10 12
Рис. 2.20 — Устройство запоминающее постоянное
Решение.Информационная емкость
Y
запоминающего уст- ройства в битах определяется произведением числа слов
k
храни- мых в памяти слов на их разрядность
m
:
m
k
Y
×
=
слов
. Число хра- нимых в памяти слов связано с разрядностью
n
шины адреса формулой
n
k
2
слов
=
. Для рассматриваемой микросхемы ПЗУ
n
=10,
m
=12,
1024 2
10
слов
=
=
k
, бит
12288 12 1024 12 2
10
=
×
=
×
=
Y
Задание 20.
Определить восьмиразрядное слово
0 1
2 3
4 5
6 7
a
a
a
a
a
a
a
a
, которое необходимо подать на входы ОЗУ для записи логической единицы в 16-ю ячейку:
1 2
3
RAM
0
a
1
a
2
a
4
DI
CS
WR
0 3
a
7
a
6
a
5
a
4
a
↑
A
DO
Рис. 2.21 — Устройство запоминающее оперативное с произвольным доступом

32
Решение. Для записи информации в ОЗУ необходимо на шине адреса выставить двоичный код, определяющий адрес ячейки памяти, на информационном входе
DI
установить записы- ваемое информационное значение, на входы «выбор корпуса»
(
CS
) и «разрешение записи» (
WR
) подать сигналы логического нуля (
0 1
=
a
,
0 0
=
a
).
При использованном на условном графическом обозначении микросхемы ОЗУ способе представления меток, относящихся к адресным входам, вычисление адреса ячейки памяти производит- ся по формуле:
.
16 8
4 2
1 2
2 2
2 2
3 4
5 6
7 4
3 3
4 2
5 1
6 0
7
⋅
+
⋅
+
⋅
+
⋅
+
⋅
=
+
+
+
+
=
a
a
a
a
a
a
a
a
a
a
A
Из формулы следует, что для получения адреса 16-ой ячей- ки памяти на адресных входах микросхемы необходимо устано- вить следующие уровни сигналов:
0 7
=
a
,
0 6
=
a
,
0 5
=
a
,
0 4
=
a
,
1 3
=
a
Для записи в ОЗУ логической единицы на информационный вход DI требуется подать сигнал
1 2
=
a
. Таким образом, для запи- си в 16-ю ячейку ОЗУ логической единицы на входы микросхемы требуется подать восьмиразрядное слово 00001100.
Задание 21. Определить напряжение логической единицы базового логического элемента ТТЛ с корректирующей цепочкой в режиме холостого хода, если напряжение питания составляет
%
5
В
5
±
, а падение напряжения на прямосмещенном
p-n
-пере- ходе составляет 0,6 В.
Решение. Напряжение логической единицы базового логи- ческого элемента ТТЛ с корректирующей цепочкой определяется выражением
1
н
1
вых ип
1 2
I
R
U
U
U
−
−
=
*
, где
1
вых
R
— выходное сопро- тивление выключенного элемента;
1
н
I
— выходной ток, отдавае- мый выключенным элементом в нагрузку. В режиме холостого хода
0 1
н
=
I
, поэтому
*
U
U
U
2
ип
1
−
=
. Учитывая заданную неста- бильность напряжения питания, получаем:
55 3
6 0
2 5
95 0
2
min ип,
1
min
,
,
,
*
=
⋅
−
⋅
=
−
=
U
U
U
(В),
05 4
6 0
2 5
05 1
2
max ип,
1
max
,
,
,
*
=
⋅
−
⋅
=
−
=
U
U
U
(В),
8 3
6 0
2 5
2
ном ип,
1
ном
,
,
*
=
⋅
−
=
−
=
U
U
U
(В).

33
Относительная нестабильность напряжения логической единицы составляет:
%
,
,
,
,
,
,
,
6 6
В
066 0
8 3
25 0
8 3
8 3
05 4
1
ном
1
ном
1
max
1
=
≈
=
−
=
−
=
δ
+
U
U
U
U
,
%
,
,
,
,
,
,
,
6 6
В
066 0
8 3
25 0
8 3
55 3
8 3
1
ном
1
min
1
ном
1
=
≈
=
−
=
−
=
δ
−
U
U
U
U
Поскольку
1 1
1
U
U
U
δ
=
δ
=
δ
−
+
, напряжение логической едини- цы можно представить в виде:
[ ]
[ ]
%
,
,
%
6 6
В
8 3
В
1 1
ном
1
±
=
δ
±
=
U
U
U
Задание 22. Определить напряжение логического нуля базо- вого логического элемента ТТЛШ с корректирующей цепочкой, если падение напряжения на прямосмещенном
p-n
-переходе со- ставляет 0,8 В, а падение на переходе Шоттки составляет 0,35 В.
Ответ представить в вольтах, округлив до сотых.
Решение. Напряжение логического нуля базового логиче- ского элемента ТТЛШ с корректирующей цепочкой определяется выражением
*
*
ш
0
ТТЛШ
U
U
U
−
=
, где
*
U
— падение напряжения на прямосмещенном
p-n
-переходе,
*
ш
U
— падение напряжения на прямосмещенном переходе Шоттки. Используя численные значе- ния параметров, получим
45 0
35 0
8 0
0
ТТЛШ
,
,
,
=
−
=
U
(В).
Для оценочных расчетов можно в первом приближении счи- тать, что
*
,
U
U
5 0
*
ш
≈
, тогда
*
*
*
,
,
U
U
U
U
5 0
5 0
0
ТТЛШ
=
−
≈
, то есть
4 0
8 0
5 0
0
ТТЛШ
,
,
,
=
⋅
≈
U
(В).
Задание 23. Определить пороговое напряжение двухвходо- вого базового логического элемента ТТЛ с корректирующей це- почкой при температуре
K
T
300
=
, если падение напряжения на прямосмещенном
p-n
-переходе составляет
8 0,
*
=
U
В, параметр аппроксимации вольт-амперных характеристик транзистора
1 1,
=
m
, а инверсный коэффициент передачи тока базы
01 0
,
=
β
I
Ответ представить в вольтах, округлив до сотых.
Решение. Пороговое напряжение базового логического эле- мента ТТЛ с корректирующей цепочкой определяется формулой ост.мэт пор
2
U
U
U
−
=
*
, где остаточное напряжение многоэмиттерно- го транзистора выражается соотношением

34
I
I
e
I
I
T
k
q
kT
m
k
m
U
β
β
+
=
β
β
+
ϕ
=
об об ост.мэт
1
ln
1
ln
Для двухвходового логического элемента коэффициент объеди- нения по входу составляет
2
об
=
k
. Используя заданные числен- ные значения параметров, постоянной Больцмана
k
, заряда элек- трона
e
q
и округляя ответ до сотых, найдем:
47 1
0.01 0.01 2
1
ln
10 6
1 300 10 38 1
1 1
8 0
2 19 23
пор
,
,
,
,
,
≈
⋅
+
⋅
⋅
⋅
⋅
⋅
−
⋅
=
−
−
U
(В).
Задание 24. Определить помехозащищенность базовых ло- гических элементов ТТЛ и ТТЛШ с корректирующей цепочкой по уровню логической единицы, если напряжение питания со- ставляет 5 В, а падение напряжения на прямосмещенном
p-n
- переходе составляет 0,8 В. Ответ представить в вольтах, округлив до десятых.
Решение. Помехозащищенность базового логического эле- мента ТТЛ с корректирующей цепочкой по уровню логической единицы определяется выражением
*
U
U
U
U
U
4
ип пор
1 1
ТТЛ
п,
−
≈
−
=
Подставляя численные значения параметров, определим
8 1
8 0
4 5
1
ТТЛ
п,
,
,
=
⋅
−
≈
U
(В).
Для логического элемента ТТЛШ с корректирующей цепоч- кой пороговое напряжение
*
ш пор
U
U
U
+
=
*
, поэтому:
(
) (
)
*
ш ип
*
ш ип пор
1 1
ТТЛШ
п,
3 2
U
U
U
U
U
U
U
U
U
U
−
−
=
+
−
−
≈
−
=
*
*
*
Принимая
4 0
8 0
5 0
5 0
*
ш
,
,
,
,
*
=
⋅
=
≈
U
U
(В), определим:
2 2
4 0
8 0
3 5
1
ТТЛШ
п,
,
,
,
=
−
⋅
−
=
U
(В).
Задание 25. Определить пороговое напряжение четырехвхо- дового логического элемента ИЛИ-НЕ КМОП, считая все МДП- транзисторы идентичными. Напряжение питания составляет 9 В, а пороговое напряжение транзисторов принять равным 2 В.
Решение. Пороговое напряжение логического элемента
ИЛИ-НЕ КМОП определяется выражением:
(
)
экв экв пор.
ип экв экв пор.
пор
,
,
,
,
p
n
p
p
n
n
k
k
U
U
k
k
U
U
+
−
+
=
,

35 где экв
,
n
k
— удельная крутизна эквивалентного управляющего транзистора; экв
,
p
k
— удельная крутизна эквивалентного нагру- зочного транзистора.
Поскольку управляющие транзисторы элемента ИЛИ-НЕ включены параллельно, нагрузочные транзисторы включены по- следовательно и все МДП-транзисторы идентичны, то
n
k
i
i
n
n
k
k
k
k
об
1
экв об
=
=
∑
=
,
,
, об
1
экв об
1 1
k
k
k
k
p
k
i
i
p
p
=
=
∑
=
,
,
Тогда
(
)
(
)
.
об об пор.
ип об об пор.
об об пор.
ип об об пор.
пор
1 1
k
k
U
U
k
k
U
k
k
k
k
U
U
k
k
k
k
U
U
p
n
p
n
p
p
n
n
+
−
+
=
=
+
−
+
=
Используя численные значения, определим:
(
)
3 4
1 4
2 9
4 1
4 2
пор
=
+
−
+
=
U
В.
Задание 26. Определить сопротивление резистора, обеспе- чивающее выходной ток источника тока мА
2
вых
≈
I
, если коэф- фициент передачи тока базы транзисторов
40
=
β
, напряжение ис- точника питания
В
15
ип
=
U
, а напряжение на прямосмещенном эмиттерном переходе
В
8 0
бэ
,
=
U
:

36
ип
U
+
VT1
VT2
вых
I
R1
Рис
. 2.22 —
Интегральный источник постоянного тока на основе простейшего токового зеркала
Решение. Для рассматриваемой схемы токового зеркала справедливо соотношение между токами задающей и выходной цепей:
2
вх вых
+
β
β
=
Ι
Ι
, где
1
вх
R
I
Ι
=
. Используя закон Ома
1 1
1
R
R
I
R
U
=
и второй закон Кирхгофа для контура бэ2 1
ип
U
R
U
−
−
, получим
1
бэ ип
1
R
U
U
I
R
−
=
Тогда
2 1
бэ ип вых
+
β
β
⋅
−
=
R
U
U
Ι
, откуда
2
вых бэ ип
1
+
β
β
⋅
−
=
Ι
U
U
R
. Используя численные значения параметров, найдем:
( )
(
)
кОм
76 7
Ом
7762 2
40 40 10 2
8 0
15 3
1
,
,
≈
≈
+
⋅
⋅
−
=
−
R
Поскольку транзисторы идентичны, то базовые токи транзи- сторов одинаковы:
( )
(
)
мкА
50
А
10 5
40 10 2
5 3
вых к2
б2
б1
=
⋅
=
⋅
=
β
=
β
=
=
−
−
I
I
I
I

37
вых
I
ип
U
+
Рис. 2.23 — Интегральный источник постоянного тока на основе токового зеркала Уилсона
Решение. Выходной ток токового зеркала Уилсона опреде- ляется выражением:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
β
+
β
−
−
=
2 2
2 1
2 2
1
бэ ип вых
R
U
U
Ι
. Тогда мини- мальное значение выходного тока, соответствующее максималь- но допустимому значению сопротивления max
1
,
R
, выражается формулой:
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
+
β
+
β
−
−
=
2 2
2 1
2 2
max
1
бэ ип вых.min
,
R
U
U
Ι
Подставляя численные значения параметров, найдем:
( )
(
)
мкА
272
А
10 72 2
2 50 2
50 2
1 10 50 7
0 2
15 4
2 3
вых.min
=
⋅
≈
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
⋅
+
−
⋅
⋅
−
=
−
,
,
Ι
Задание 28. Определить выходное сопротивление источника постоянного напряжения, если
10
=
U
R
кОм,
500
=
U
k
:
U
K
вх
U
вых
U
и
R
Рис. 2.24 — Источник постоянного напряжения с низким импедансом на выходе

38
Решение. Выходное сопротивление представленного источ- ника постоянного напряжения определяется выражением:
1
вых
+
=
U
U
k
R
R
Подставляя численные значения, получим:
96 19 1
500 10 10 3
вых
,
≈
+
⋅
=
R
(Ом).
Задание 29.Определить выходное напряжение интегрально- го стабилизатора напряжения, если
15 1
=
R
кОм,
5 2
=
R
кОм:
ип
U
+
0
I
вых
U
вых
I
Рис. 2.25 — Источник напряжения с использованием падения напряжения между базой и эмиттером как опорное напряжение
Решение. Выходное напряжение определяется выражением:
(
)
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
+
=
+
+
=
+
=
б
2
бэ
1
бэ б
2 1
бэ
1 1
бэ вых
I
R
U
R
U
I
I
R
U
I
R
U
U
R
R
Пренебрегая током базы, получим:
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛
+
=
2 1
бэ вых
1
R
R
U
U
Подставляя числовые значения, найдем:
8 2
10 5
10 15 1
7 0
3 3
вых
,
,
=
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅
⋅
+
⋅
=
U
В.