«Преобразователи уровней интегральных схем» (стр. 2 из 3)

Электрические параметры транзистора КТ503А:

Напряжение насыщения коллектор-эмиттер при I_к=10 мА, I_б=1 мА, U_{кэ нас}=0,2 В.

Напряжение насыщения база-эмиттер при I_к=10 мА, I_б=1 мА, U^*=0,8 В.

Граничная частота коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером: f_гр=5 МГц;

Статический коэффициент передачи тока в схеме с общим эмиттером: β=40¸120;

Обратный ток коллектора: I_кбо.=1 мкА, при U_кб = U_{кб нас}

Предельно-эксплуатационные данные транзистора КТ201А:

Постоянное напряжение коллектор-база при Т=233-358⁰К, U_{кб мах}=40 В.

Постоянный ток коллектора при Т=233-258⁰К, I_{кб мах}=150 мА.

Постоянный ток базы при Т=233-258⁰К, I_{кб мах}=100 мА

Постоянная рассеиваемая мощность коллектора при Т=233-298⁰К – 0,35 Вт.

Температура окружающей среды 233-358⁰К.

Данный транзистор выбран потому, что его параметры f_гр=5 МГц, U_{кэ нас}=0,2 В, Т=233-358⁰К удовлетворяют заданному для ПУ требованиям.

3.1. Выбор напряжения питания ПУ.

Напряжение питания ПУ выбрано равным напряжению питания элемента К561ЛЕ5

3.2. Выбор номиналов резисторов.

а) Выбор номинала резистора

Если на входе ПУ уровень логического "0" элемента KI55JIA1: U_ВХ=U⁰_ТТЛ

= 0,4 В, то транзистор КТ503А, выполняющий в ПУ функции VT, находится в отсечке, т.к. U_ВХ<U_{БЭ НАС}= 0,8 В. На выходе ПУ должен быть сформирован уровень логической «1» элемента К561ЛЕ5: U^’_КМДП≥8,2 В.

Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем первое ограничение сверху на величину R_к

.

Где Е = 9 В – 0,45 В = 8,55 В – минимальное напряжение питания при допуске 5%

U’_{КМДП =} U’_{ВЫХ КМДП}= 8,2 В – уровень логической «1» на выходе элемента К561ЛЕ5

n = 2 – нагрузочная способность

- максимальные значения входного тока элемента К561ЛЕ5

И обратного тока коллектора транзистора КТ503А, которые достигаются при максимальной температуре Т_мах=70^оС=345К.

Для нахождения

воспользуемся выражением:

где Т^*- температура удвоения при которой обратный ток

удваивается (Т^*≈8^оС для кремния);

- значение тока при некоторой исходной температуре;

Т- температура, при которой измеряют ток I_o.

Подставив значения, получим первое ограничение сверху на величину Rк:

Второе ограничение сверху на величину Rк из условия:

где

=1 мГц- заданная частота переключения

С_н=С_вх+С_м – емкость нагрузки;

n=2;

С_вх= 12 пФ – входная ёмкость элемента К561ЛЕ5

С_м = 50 пФ – емкость монтажа.

Подставив значения, получим второе ограничение сверху на величину Rк:

Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем ограничение снизу на величину R_к

.

Где Е = 9 В + 0,45 В = 9,45 В – максимальное напряжение питания при допуске 5%

U_{КЭ НАС} = 0,2 В – напряжение насыщения коллектор-эмиттер транзистора КТ503А

n = 2 – нагрузочная способность

I_{К МАХ} =0,15 А – максимально допустимый ток транзистора КТ503А

- максимальные значения входного тока элемента К561ЛЕ5, которое достигается при максимальной температуре Т_мах=70^оС=345К, заданного температурного диапазона ПУ.

Для нахождения

воспользуемся выражением:

где Т^*- температура удвоения при которой обратный ток

удваивается (Т^*≈8^оС для кремния);

- значение тока при некоторой исходной температуре;

Т- температура, при которой измеряют ток I_o.

Подставив значения, получим ограничение снизу на величину Rк:

Таким образом, получили двусторонние ограничения на величину сопротивления Rк

.

С точки зрения уменьшения мощности потребляемой ПУ необходимо выбрать величину

наибольшей, удовлетворяющей двухстороннее ограничение и в соответствии со стандартным рядом номиналов резистора .

Выбираем величину сопротивления резистора

=5,62кОм ± 5%.

б) Выбор номинала резистора

Из неравенств получим первое и второе ограничение снизу на величину

; ,

где

= 2,4 В- уровень логической «1» на выходе элемента К155ЛА1

= 0,8 В – напряжение насыщения база-эмиттер транзистора КТ503А

= 0,4 В – выходной ток логической «1» элемента К155ЛА1

= 0,1 А – максимально допустимый ток базы транзистора КТ503А

Подставив значения, получим ограничение снизу на величину

:

;

Для определения ограничения сверху на величину

потребуем, чтобы для выбранного транзистора КТ503А обеспечивалась бы степень насыщения S =1,5.

Из неравенства для наихудшего соотношения параметров определяем соотношение сверху на величину

:

,

где β = 40 – минимальное значение статического коэффициента передачи тока в схеме с общим эмиттером транзистора КТ503А

=5,62 кОм – 0,281 кОм = 5,339 кОм – минимальное сопротивление резистора при допуске 5%

= 2,4 В

= 0,2 В

Е = 9,45 В

Подставив значения, получим ограничение сверху на величину

:

Таким образом, мы получаем двухстороннее ограничение на величину сопротивления

:

4 кОм; 0,016 кОм; ≤24,6кОм

С точки зрения обеспечения требуемой степени насыщения S = 1,5 транзистора VT необходимо выбрать величину

наибольшей, удовлетворяющей двухстороннее ограничение и в соответствии со стандартным рядом номиналов резистора.