САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ

УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ им. проф. М.А. Бонч-Бруевича

ФАКУЛЬТЕТ ВЕЧЕРНЕГО И ЗАОЧНОГО ОБУЧЕНИЯ
Контрольная работа за 4 семестр

По дисциплине “Электроника”

Вариант 21

Фамилия: _______

Имя: _______

Отчество: _______

Курс:_______

Студ. билет №: ______

Группа №: ______

Дата сдачи работы: _________


Санкт-Петербург

2022
Задача 1.1

Дано:

Схема электронного ключа на биполярном транзисторе приведена на рис. 1. Значения элементов схемы и масштабные коэффициенты Nи M представлены в таблице исходных данных. Семейства входных и выходных статических характеристик транзистора приведены на рис. 2 и 3.

Требуется:

1. Построить статическую передаточную характеристику ключа.

2. Определить основные параметры ключа: уровни логических нуля U⁰ и единицы U¹,логического перепадаU_Л, минимальные уровни отпирающей и запирающей помех U⁰_П и U¹_П, коэффициент помехоустойчивости К_П.

3. Описать принцип работы ключа и указать, в каких базовых логических элементах он используется.

Таблица 1 - Исходные данные

№ вар	Элементы схемы					Масштабные коэффициенты
	ЕК/ ЕС В	RБ кОм	RК кОм	RС кОм	N		M
21	4,5	3,9	1,0	-	1		50

---

Рисунок 2 - Входные характеристики биполярного

транзистора


Рисунок 3- Выходные характеристики транзистора

Решение:

На графике выходных характеристик строим по двум точкам нагрузочную линию (рис.3):

(1)



Строим передаточную характеристику ключа :

Задаем значения тока базы и по входной характеристике для U_КЭ=5В находим напряжение U_БЭ (рис.2). При U_БЭ≤0,3В I_Б=0.

Вычисляем входное напряжение:

(2)

Выходное напряжение U_ВЫХ для заданного значения тока базы находим по точкам пересечения нагрузочной линии с выходными характеристиками.
Таблица 2

	0	50	100	150	200	250	300	350	400
	0 0,3	0,51	0,62	0,71	0,76	0,80	0,82	0,86	0,90
	0 0,3	0,71	1,01	1,30	1,54	1,78	1,99	2,23	2,46
	4,5	4,0	3,3	2,6	1,9	1,1	0,4	0,2	0,2

---

Строим передаточную характеристику ключа и ее зеркальное отражение . По точкам пересечения характеристик находим уровни логического нуля и единицы:



Рисунок 4 - Передаточная характеристика ключа


Пороговые напряжения:



Отпирающая помеха:



Запирающая помеха:



Логический перепад:



Коэффициент помехоустойчивости:



Вывод:

Электронные ключи на биполярных транзисторах широко применяются в электронных ключевых устройствах, предназначенных для включения и выключения цепи нагрузки с помощью входных сигналов. Наибольшее распространение в ключевых схемах имеют транзисторы с ОЭ.

В базовой цепи транзистора включены источник входного управляющего напряжения U_вx и резистор R_Б, в коллекторной цепи - источник постоянного напряжения Е_к и резистор R_к. Изменяя входное напряжения U_вx, можно управлять током коллектора I_к и, следовательно, напряжением на выходе транзисторного ключа U_вых.
Задача 2
Разработать и нарисовать в масштабе 10:1 топологию тонкоплёночной гибридной интегральной схемы на основе бескорпусного операционного усилителя, изготавливаемую методом катодного напыления тонких плёнок через свободную маску.



Рисунок 5 - Неинвертирующий ФВЧ
Значения элементов: R1=20 кОм; R2=40 кОм; R3=20 кОм; R4=40 кОм; С1=5000 пФ; С2=5000 пФ. Способ напыления – термический.
Решение:

---

Обозначения выводов и размеры бескорпусного ОУ показаны на рисунке 6.



Рисунок 6 - Обозначения выводов и размеры бескорпусного ОУ
Преобразуем заданную электрическую схему таким образом, чтобы все внешние выводы находились на краю длинных сторон подложки и были исключены пересечения плёночных проводников. Для этого заменим взаимные пересечения плёночных проводников пересечением плёнки и выводов навесного бескорпусного ОУ.



Рисунок 7 - Преобразованная схема неинвертирующего ФВЧ

Рассчитаем размеры пассивных элементов. Коэффициент формы К_ф всех резисторов находим по формуле:

К_ф=R_i /p_s (3)

где R_i – сопротивление резистора,

p_s - удельное поверхностное сопротивление материала.

Выберем в качестве материала сплав РС3001, имеющий p_s=2000 Ом/квадрат

К_ф1 =К_ф3 = 20000:2000 = 10

К_ф2 =К_ф4 = 40000:2000 = 20

Так как 1<К_ф1=К_ф3 ≤10, то резисторы R1 и R3 имеют прямоугольную форму, а R2 и R4 выполняются в форме меандра.

Взяв минимальную ширину резистора b_min = 0,1 мм, находим длину резисторов:

L1 = L3 = К_ф1,3 ∙ b_min = 10 ∙ 0,1 = 1 мм

L2 = L4 = К_ф2,4 ∙ b_min = 20 ∙ 0,1 = 2 мм

Площадь, занимаемая резисторами, составляет:

S_R = 1 ∙ 0,2 + 2 ∙ 0,2 + 1 ∙ 0,2 + 2 ∙ 0,2 = 1,2 мм² = 0,012 см²

Площадь плёночных конденсаторов находим с помощью значений удельной ёмкости С₀ для разных типов диэлектрических плёнок, в нашем варианте моноокись германия (С₀ =15000 пФ/см²)

S_с = S_с1 + S_с2 = С1 /С0 + С2 /С0 = 5000/15000 + 5000/15000 = 0,33 + + 0,33 = 0,66 см²

Бескорпусный ОУ занимает площадь:

S_оу =1,5 ∙ 1,5=2,25 мм²

Общая площадь, занимаемая всеми элементами, составляет:

S_Σ= 0,012 + 0,66 + 0,0225 = 0,6945 см²

Учитывая площадь соединений, промежутки между элементами ИМС и расстояние от края подложки следует увеличить S_Σ в несколько раз. При выборе подложки необходимо обеспечить условие:

2 S_Σ ≤ S_п≤ 3 S_Σ.

В нашем случае может быть использована подложка минимального размера 10х16мм. Эскиз топологии выполнен в масштабе 10:1 на рисунке 8. При составлении эскиза учитывались основные правила, накладываемые тонкоплёночной технологией.

---

Рисунок 8 - Чертёж топологии гибридной ИМС неинвертирующего ФВЧ

ЛИТЕРАТУРА

1. Петров К.С. Радиоматериалы, радиокомпоненты и электроника: Учебное пособие. СПб: Питер, 2006.

2. Степаненко И.П. Основы микроэлектроники: Учебное пособие для вузов. М.: Советское радио, 1980.

3. Электронные, квантовые приборы и микроэлектроника: Учебное пособие для вузов / Под ред. Н.Д. Федорова. М.: Радио и связь, 2002.

---

Смотрите также файлы

• Контрольная работа за 3 семестр По дисциплине.docx

• Великая Отечественная война в истории моей семьи.docx

• А. В. Фетисова Подпись Екатеринбург.pdf

• азастан Республикасы Білім жне ылым министірлігі Алматы технологиялы университеті.docx

• .docx