ЕТПіМЕ

З Про Д Є Р Ж, А М І Е.

Ч і з т и 1.

1.1. Спрощення логічних висловів. 1.2. Формальна схема устрою. 1.3. Обгрунтування вибору серії ІМС. 1.4. Вибір микросхем.

1.4.1. Логічний елемент (ЯКИЙ ВИКЛЮЧАЄ ИЛИ (.

1.4.2. Логічний елемент (2ИЛИ (із сильним відкритим коллекторным выходом.

1.4.3. Логічний елемент (2И (з відкритою коллектором.

1.4.4. Логічний елемент (2И (із підвищеною нагрузочной способностью.

1.4.5. Логічний елемент (НЕ (1.5. Електрична принципова схема ЦВ. 1.6. Розрахунок споживаної потужності і часу задержки.

1.6.1. Споживана мощность.

2. Час затримки распространения.

Ч і з т и 2.

2.1. Розрахунок базового елемента цифровий схемы.

2.1.1. Комбінація: Х1 = Х2 =Х3 = Х4 = (1(.

2.1.2. Комбінація: Х1 = Х2 =Х3 = Х4 = (0(.

2.1.3. Будь-яка інша комбінація. 2.2. Таблиця станів логічних елементів схеми. 2.3. Таблиця істинності. 2.4. Розрахунок потенціалів в точках.

2.4.1. Комбінація 0000.

2.4.2. Комбінація 1111.

2.4.3. Будь-яка інша комбінація. 2.5. Розрахунок токов.

2.5.1 Комбінація 0000.

2.5.2 Комбінація 1111. 2.6. Розрахунок потужності розсіюваною на резисторах.

2.6.1. Комбінація 0000.

2.6.2. Комбінація 1111.

Ч і з т и 3.

3.1. Розробка топології ГИМС. 3.2. Розрахунок пасивних елементів ГИМС. 3.3. Підбір навісних елементів ГИМС. 3.4. Топологічний креслення ГИМС (масштаб 10:1). У, А Р І А М Т № 2.

[pic].

У и x про буд: ОК; ОС; чи ОЭ.

Рпот < 120 мBт tз.р. (60 нс.

Ч і з т и 1.

1.1. Спрощення логічних выражений.

[pic].

1.2. Формальна схема устройства.

1.3. Обгрунтування вибору серії ИМС.

Учитывая, що проектоване цифрове пристрій має споживати потужність не перевищує 100мВт та палестинці час затримки на повинен перевищувати 100 нс для побудови ЦВ можна використовувати мікросхеми серії КР1533 (ТТЛШ) мають такі технічні характеристики:

Напряжение харчування: 5В[pic]10%. Потужність споживання на вентиль: 1мВт. Затримка на вентиль: 4 нс.

1.4. Вибір микросхем.

1.4.1. Логічний елемент (ЯКИЙ ВИКЛЮЧАЄ ИЛИ (.

D1 — KP1533ЛП 5 Параметри: Рпот = Епит (Iпот = 5 (5,9 = 29.5 мВт Епит = 5 У Iпот = 5,9 мА.

[pic] [pic].

1.4.2. Логічний елемент (2ИЛИ (із сильним відкритим коллекторным выходом.

D2 — КР1533ЛЛ4.

Параметри: [pic] Епит = 5 У I1пот = 5 мАЛО I0пот = 10,6 мАЛО [pic].

[pic].

1.4.3. Логічний елемент (2И (з відкритою коллектором.

D3 — KP1533ЛИ2.

Параметры:

[pic] Епит = 5 У I1пот = 2,4 мАЛО I0пот = 4,0 мА.

[pic] [pic].

1.4.3. Логічний елемент (2И (із підвищеною нагрузочной способностью.

D4 — KP1533ЛИ1.

Параметры:

[pic] Епит = 5 У I1пот = 2,4 мАЛО I0пот = 4 мАЛО [pic].

[pic].

1.4.5. Логічний елемент (НЕ (.

D5 — KP1533ЛН1.

Параметры:

[pic] Епит = 5,5 У I1пот = 1,1 мАЛО I0пот = 4,2 мАЛО [pic] [pic].

1.5. Електрична принципова схема ЦВ. З урахуванням вибраних мікросхем внесемо в формальну схему певні зміни (із єдиною метою мінімізувати кількість мікросхем). 1.6. Розрахунок споживаної потужності і часу задержки.

1.6.1. Споживана мощность.

Pпот = Pпот D1 + Pпот D2 + Pпот D3 + Pпот D4 + Pпот D5 = 29.5 + 39 + 16 + 16 + 13.25 = 113.75 мВт.

113.75 < 120 — Умова завдання выполняется.

1.6.2. Час затримки распространения.

Для розрахунку часу затримки візьмемо найдовший шлях від входу до виходу. Наприклад від входів х2×3 до виходу y2. Тогда:

tз.р. = tз.р. D5.2 + tз.р. D2.1 + tз.р. D3.2 = 9.5 + 10.5 + 34.5 = 54,5 мВт.

54,5 < 60 — Умова завдання выполняется.

Ч і з т т 2.

2.1. Розрахунок базового елемента цифровий схемы.

Для трьох комбінацій вхідних сигналів складемо таблицю станів всіх активних елементів схемы.

2.1.1. Комбінація: Х1 = Х2 =Х3 = Х4 = (1(.

Если попри всі входи многоэмиттерного транзистора VT1 подано напруги логічного (1(, то эмиттеры VT1 не отримують відкривається струму усунення (немає різниці потенціалів). У цьому струм, задаваемый до бази VT1 через резистор R1, проходить джерела Eпит в ланцюг колектора VT1, усунутого у напрямку, через діод VD1 і далі до бази VT2. Транзистор VT2 при цьому перебуває у режимі насичення (VT2 — відкритий) у точці (B (Uб=0,2 У (рівень логічного нуля). Далі струм потрапляє на базу VT4 і це відкриває VT4 не вдома схеми (0(.

2.1.2. Комбінація: Х1 = Х2 =Х3 = Х4 = (0(.

Коли на входи многоэмиттерного транзистора VT1 подано рівні логічного нуля переходи база — эмиттер зміщуються у напрямку. Струм, задаваемый у його базу через резистор R1 відбувається на ланцюг эмиттера. При цьому коллекторный струм VT1 зменшується, тому транзистор VT2 закривається. Транзистор VT4 також закривається (т.к. VT2 перекрив доступ струму до бази VT4). На вихід, через відкритий эмиттерный перехід VT3 потрапляє рівень логічного одиниці - не вдома (1(.

2.1.3. Будь-яка інша комбинация.

Например: Х1 = 1; Х2 = 0; Х3 = 1; Х4 = 1.

Когда хоча б на будь-який вхід многоэмиттерного транзистора VT1 подано рівень логічного нуля відповідний (той який подано (0() (У (перехід база-эмиттер зміщується у напрямку (відкривається) і відбирає базовий струм транзистора VT2. Виходить ситуація як у пункті 2.1.1.

2.2. Таблиця станів логічних елементів схемы.

|Х1 |Х2 |Х3 |Х4 |Uвх1|Uвх2|Uвх3|Uвх4|VT1 |VT2 |VT3 |VT4 |Uвых|Y | |1 |1 |1 |1 |5 |5 |5 |5 |Закр|откр|закр|откр|0,2 |0 | |0 |0 |0 |0 |0,2 |0,2 |0,2 |0,2 |Откр|закр|откр|закр|5 |1 | |0 |0 |1 |1 |0,2 |0,2 |5 |5 |Откр|закр|откр|закр|5 |1 |.

2.3. Таблиця истинности.

На виході схеми з’явиться рівень логічного одиниці за умови, хоча на одному, але не всіх входах (1(. Коли всіх входах (1(, то, на виході (0(.

|Х1 |Х2 |Х3 |Х4 |Y | |0 |0 |0 |0 |1 | |0 |0 |0 |1 |1 | |0 |0 |1 |0 |1 | |0 |0 |1 |1 |1 | |0 |1 |0 |0 |1 | |0 |1 |0 |1 |1 | |0 |1 |1 |0 |1 | |0 |1 |1 |1 |1 | |1 |0 |0 |0 |1 | |1 |0 |0 |1 |1 | |1 |0 |1 |0 |1 | |1 |0 |1 |1 |1 | |1 |1 |0 |0 |1 | |1 |1 |0 |1 |1 | |1 |1 |1 |0 |1 | |1 |1 |1 |1 |0 |.

[pic].

— Схема виконує логічний функцию (И-НЕ (.

2.4. Розрахунок потенціалів в точках.

2.4.1. Комбінація 0000.

При подачі на вхід комбінації 0000 потенціал на точці (A (складається з рівня нуля одно 0,2 У спади напруги на відкритому pn переході рівному 0,7 У. Отже потенціал на точці (A (Uа = 0,2 + 0,7 = 0,9 У. Транзистор VT2 закритий (див. п. 2.1.2.) струм джерела харчування нього не проходить тому потенціал на точці (B (Uб = Eпит = 5 У. Транзистор VT2 і VT4 закритий, тому потенціал на точці (З (Uс =0 У. Потенціал у точці (D (складається з Епит = 5 У з відрахуванням падіння напруги на відкритому транзис-торе VT3 рівним 0,2 У спади напруги на диоде VD2 = 0,7 У. Напруга Ud = 5 — (0,2 + 0,7) = 4,1 В.

2.4.2. Комбінація 1111.

При подачі на вхід комбінації 1111 эмиттерный перехід VT1 замикається, через коллекторный перехід протікає струм. На коллекторный перехід VT1 подають напруга рівним 0,7 У. Далі 0,7 У подають на диоде КD1 і відкритому эмитторном переході транзистора VT2, і навіть на відкритому эмиттерном переході транзистора VT4. Отже потенціал на точці (a (Ua = 0,7 + 0,7 + 0,7 + 0,7 =2,8 У. Потенціал у точці (З (Uс = 0,7 У. (Падіння напруги на эмиттерном переході VT4). Потенціал у точці (B (напруга бази складається з потенціалу на колекторі відкритого транзистора VT2 = 0,2 У спади напруги на коллекторном переході транзистора VT3 = 0,7 У. Напруга Uб = 0,2 + 0,7 = 0,9 У. Потенціал у точці (D (напруга Ud = 0,2 У. (Напруги на коллекторном переході відкритого эмиттерного переходу VT4).

2.4.3. Будь-яка інша комбинация.

При подачі на вхід будь-який інший комбінації що містить скільки завгодно нулів і одиницю (виключаючи комбінацію 1111) призведе до ситуації аналогічної п. 3.2.1.

2.5. Розрахунок токов.

2.5.1 Комбінація 0000.

[pic].

[pic].

[pic].

2.5.2 Комбінація 1111.

[pic].

[pic].

[pic].

2.6. Розрахунок потужності розсіюваною на резисторах.

2.6.1 Комбінація 0000.

PR1 = IR1 (U R1 = 1,025 ((5−0,9)=4,2 мВт.

PR2 = IR2 (U R2 = 0 мВт.

PR3 = IR3 (U R3 = 0 мВт.

2.6.2 Комбінація 1111.

PR1 = IR1 (U R1 = 0,55 ((5−2,8) = 1,21 мВт.

PR2 = IR2 (U R2 = 2,05 ((5−0,9) = 8,405 мВт.

PR3 = IR3 (U R3 = 0,38 (0,7 = 0,266 мВт Сведем розрахунки в таблицю. |Х1|Х2|Х3|Х4|Ua |Uб |Uc |Ud |IR1 |IR2 |IR3 |PR1 |PR2|PR3 | |0 |0 |0 |0 |0,9|5 |0 |4,1|1,02|0 |0 |4,2 |0 |0 | | | | | | | | | |5 | | | | | | |1 |1 |1 |1 |2,8|0,9|0,7|0,2|0,55|2,05|0,38|1,21|8,4|0,26| |0 |0 |1 |1 |0,9|5 |0 |4,1|1,02|0 |0 |4,2 |0 |0 | | | | | | | | | |5 | | | | | |.

Ч і з т и 3.

3. Розробка топології ГИМС.

У конструктивному відношенні гібридна ІМС є закладену до корпусу плату (диэлектрическую чи металеву з ізоляційним покриттям), лежить на поверхні якої сформовані плівкові елементи і змонтовані компоненты.

Як підкладки ГИМС використовуємо підкладку з ситала, 9-го типорозміру має геометричні розміри: 10×12 мм (см[2] стр.171; табл. 4.6). Топологічний креслення ГИМС виконаємо масштабу 10:1.

3.1. Розрахунок пасивних елементів ГИМС.

Для заданої схеми потрібно 3 резистора наступних номінальних значень: R1 = 4 кОм R2 = 2 кОм R3 = 1,8 кОм Сопротивление резистора визначається за такою формулою: [pic], де: RS — удільне поверхове опір материала.

[pic] - довжина резистора. b — ширина резистора.

Для виготовлення резисторів візьмемо пасту ПР — ЛЗ має RS =1 кОм.

Тогда: [pic]=2 мм b = 0,5 мм.

R1 = 1000 ((2 / 0,5) = 4 кОм.

[pic]=1 мм b = 0,5 мм.

R2 = 1000 ((1 / 0,5) = 2 кОм.

[pic]=2,25 мм b = 1,25 мм.

R3 = 1000 ((2,25 / 1,25) = 1,8 кОм Сведем результати в таблицю. | | | |Питома |Удельна|Способ |[pic] |B — | |Номинал|Матери|Матери|сопротивле|я |напылен|- |ширина| |и |ав |ав |ние |мощност|ия |довжина |резист| |резисто|резист|контак|поверхност|ь |пленок.|резист|ора. | |рів |ора. |та |і RS, (Ом/|рассеив| |ора. |(мм). | |кОм. | |площад|() |ания | |(мм). | | | | |прибл. | |(P0, | | | | | | | | |Вт/см2)| | | | | | | | |. | | | | |4 |ПАСТА |ПАСТА |1000 |3 |Сетно-г|2 |0,5 | | |ПР-1К |ПП-1К | | |рафия | | | |2 |ПАСТА |ПАСТА |1000 |3 |Сетно-г|1 |0,5 | | |ПР-1К |ПП-1К | | |рафия | | | |1,8 |ПАСТА |ПАСТА |1000 |3 |Сетно-г|2,25 |1,25 | | |ПР-1К |ПП-1К | | |рафия | | |.

3.2. Підбір навісних елементів ГИМС.

Для даної схеми требуется:

1) один 4-х эмиттерный транзистор. 2) три транзистора n-p-n. 3) два диода.

Геометрические розміри навісних елементів повинні прагнути бути порівнянні з розмірами пасивних элементов:

1) Як 4-х эмиттерного транзистора використаний транзистор з геометричними розмірами 1×4 мм розташуванням висновків як у мал.1. [pic].

[pic] 2) Як транзистора n-p-n використовуємо транзистор КТ331.

Эксплутационные дані: Umax кэ = 15 У Umax бэ = 3 У I до max = 20 мА.

3) Як діодів використаний діод 2Д910А-1 [pic].

Эксплутационные дані: Uоб р = 5 У Iпр = 10 мА Проверим задовольняє чи потужність розсіювання на резисторах максимальної потужності розсіювання для матеріалу зі якого виготовлені резисторы, а саме з пасти ПР-1К що має P0 = 3 Вт/см2.

Для R1.

P1 max = 4,2 мВт.

SR1 =[pic](b = 2 (b = 2 (0,5 = 1 мм².

Необходимо щоб P0 (P1 max, тобто. умова выполняется.

[pic].

Для R2.

P2 max = 8,4 мВт.

SR2 =[pic](b = 2 (b = 1 (0,5 = 0,5 мм².

Необходимо щоб P0 (P2 max, тобто. умова выполняется.

[pic].

Для R3.

P3 max = 0,26 мВт.

SR2 =[pic](b = 2 (b = 2,25 (1,25 = 2,82 мм².

Необходимо щоб P0 (P3 max, тобто. умова выполняется.

[pic].

3.3. Топологічний креслення ГИМС (масштаб 10:1). ———————————- [pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

[pic].

D1.

D2.

D3.

D4.

D5.

[pic].

[pic].

D1.

D3.

D2.

D4.

D5.