Синтез и обоснование элементов принципиальной схемы

входная цепь (цепь затвора) в статическом режиме практически не потребляет тока (высокое входное сопротивление);

простая технология производства и меньшая занимаемая площадь на кристалле.

Основными логическими схемами, изготавливаемыми на основе ПМДП, являются схема ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см. рисунок 3.6 а и б).

а б

Рисунок 3.6: а) Схема ИЛИ-НЕ; б) Схема И-НЕ

К недостаткам этих схем можно отнести невысокое быстродействие, по сравнению со схемами ТТЛШ и ЭСЛ. Но в настоящее время благодаря применению новых технологий (окисная изоляция, использование поликремневых затворов, технология «кремний на сапфире») создаются быстродействующие МДП-структуры.

Следующим шагом развития МДП технологии стало использование комплементарных МДП-транзисторов, т.е. транзисторов с разным типом проводимости, причем основными являются транзисторы n-типа, а транзисторы р-типа используются в качестве динамической нагрузки.

Использование КМДП-схем по сравнению со схемами ПМДП позволяет снизить потребляемую мощность, повысить быстродействие и помехоустойчивость, однако это достигается за счет увеличения площади занимаемой на кристалле и усложнения технологии производства.

Базовыми элементами КМДП-схем являются, как и для ПМДП, логические элементы ИЛИ-НЕ и И-НЕ (см. рисунок 3.7 а и б).

а б

Рисунок 3.7: а) Схема ИЛИ-НЕ; б) Схема И-НЕ

К особенностям интегральных схем, построенных по технологии КМДП можно отнести следующее:

чувствительность к статическому электричеству (для защиты в буферные каскады ставятся диоды);

тиристорный эффект (в КМДП структурах образуются паразитные биполярные, подобные тиристору, структуры между шинами питания). При включении питания тиристор включается и замыкает шину «+» на общую шину (для защиты используется окисная изоляция).

Таким образом микросхемы ТТЛ наиболее применимы в нашем случае т.к. являются наиболее разработанной и массовой серией и обладают наиболее широким спектром применения для проектирования цифровых устройств (серии К155, 555, 532, 1533), и, что не маловажно, наиболее дешевые. К тому же они являются более быстродействующими по сравнению с микросхемами на КМДП структуре, более помехозащищёнными и с более низким энергопотреблением по сравнению с микросхемами ЭСЛ. Наиболее широкий выбор элементов ТТЛ представлен в 155 серии. К тому же элементы данной серии являются наиболее дешёвыми, а технология их производства хорошо отлажена.

Принципиальную схему будем строить по структурной, изображенной на рисунке 2.6 синтезируем только исполнительный комплект.

Правильность работы всей схемы будет существенно зависеть от стабильности задающего генератора, поэтому в качестве генератора тактовых импульсов удобно использовать симметричный автомультивибратор, так как его схема наиболее проста. Схема данного мультивибратора и его принцип работы показаны на рисунке 3.8.

Рисунок 3.8 Схема и принцип работы симметричного автомультивибратора

В схеме симметричного автомультивибратора резисторы R1, R2 и конденсаторы C1, C2 являются элементами времязадающих - хранирующих цепей. Допустим, что в начальный момент времени DD1 находился в открытом состоянии, а DD2 был закрыт. Конденсатор С1 успел полностью разрядиться через R0вых1 и Rд2пр. Конденсатор С2 заряжается по цепи: Uвых2→С2→R1→ корпус. На резисторе за счёт протекания тока заряда конденсатора создаётся падение напряжения U1. Пока U1 > U1пор1 DD1 будет находиться в открытом состоянии. Как только U1 < U1пор1 DD1 закроется, увеличение напряжения будет передано на вход DD2 и он закроется. Процесс будет продолжаться, пока на схему будет подаваться питание. При одинаковых номиналах сопротивлений и конденсаторов период повторения импульсов будет рассчитан по формуле:

Статья в тему

Оптико-акустические газоанализаторы
ГАЗОАНАЛИЗАТОРЫ это приборы, измеряющие содержание (концентрацию) одного или нескольких компонентов в газовых смесях. Каждый газоанализатор предназначен для измерения концентрации только определенных компонентов на фоне конкретной газовой смеси в нормированных условиях. Наряду с испо ...