Электрификации Кафедра «Электроника и Защита Информации» (стр. 2 из 4)
5. Выбор схемы преобразователя уровней и её описание
По заданию варианта 21 необходимо спроектировать и рассчитать преобразователь уровней КМДП - ТТЛ. При непосредственно сопряжении ЛЭ КМДП-типа с ЛЭ ТТЛ-типа выходные токи КМДП элементов
и 
могут быть недостаточными для управления входами ТТЛ-элементов. Для усиления этих токов и согласования уровней используется преобразователь уровней, простейшая схема которого аналогична схеме преобразователя уровней ТТЛ - КМДП.  Принципиальная схема преобразователя уровней КМДП - ТТЛ |
 Схема преобразователя уровней КМДП - ТТЛ с конкретными ЛЭ |
Если
, то транзистор VT находится в режиме отсечки. 
- напряжение на p-n переходе База-Эмиттер насыщенного транзистора (для кремниевых 
) Поскольку к выходу ПУ подключены n ТТЛ-элементов, то через резистор 
протекает не только обратный ток коллекторного перехода 
транзистора VT, но и n токов 
. Напряжение на коллекторе транзистора VT, равное напряжению на выходе преобразователя уровней должно быть больше уровня логической «1» ТТЛ-элементов. 
Если
, то транзистор VT должен находиться в режиме насыщения, т.е. 
Обычно стараются создать степень насыщения транзистора
, при больших s существенно снижается быстродействие преобразователя уровней.Из принципиальной схемы видно, что ток
при условии, что , равен 
В коллектор насыщенного транзистора VT втекает ток
Ток
, найденный по вышеупомянутой формуле должен быть меньше максимально допустимого тока 
, выбранного транзистора VT, т.е. 
На передаточной характеристике
рассматриваемой схемы можно выделить три участка.1. Если
, то VT находится в режиме отсечки и 
определяется по формуле 2. Если
, то VT открыт и ток определяется по формуле 
Пока
, VT работает в активном режиме и 
3. Если
, то VT находится в насыщении и 
Расчёт преобразователя уровней КМДП - ТТЛ проводится аналогично с использованием выражений:
а) Зависимость обратного тока от температуры окружающей среды:
, где T – температура, при которой определяют ток 
; 
- значение тока , при некоторой исходной температуре 
, которое приводится в справочнике; 
- температура удвоения, при которой ток удваивается (для кремния 
);б) Первое ограничение сверху, накладываемое на
: 
;в) Второе ограничение сверху, накладываемое на
: 
, если задана частота, то: 
. Если же частота не задана, то 
, где 
;г) Ограничение, накладываемое на
максимальным током коллектора используемого биполярного транзистора: 
.6. Выбор типа биполярного транзистора
Для реализации преобразователя уровней выберем транзистор КТ503А, который является кремниевым, эпитаксиально-планарным n-p-n универсальным низкочастотным маломощным. Транзистор предназначен для работы в усилителях низких частот (НЧ), операционных и дифференциальных усилителях, импульсных схемах.
Данный транзистор выбран в соответствии с заданными для преобразователя уровней условиями для варианта №21. Ниже указаны электрические параметры выбранного транзистора, выписанные из справочника «Полупроводниковые приборы: транзисторы» [3]:
6.1. Электрические параметры транзистора КТ503А
Ток коллектора:
Ток базы:
Напряжение насыщения База-Эмиттер (типовое значение):
Напряжение насыщения Коллектор-Эмиттер (тип. знач.):
Статический коэффициент передачи тока:
Граничная частота коэффициента передачи тока:
Обратный ток коллектора:
6.2. Предельные параметры транзистора КТ503А при 
Постоянное напряжение коллектор-база:
Постоянный ток базы:
Постоянный ток коллектора:
Постоянная рассеиваемая мощность коллектора:
7. Расчёт схемы преобразователя уровней в заданном температурном диапазоне и выбор номиналов резисторов
7.1. Выбор номинала резистора 
Напряжение питания преобразователя уровней выбрано равным напряжению питания логического элемента К155ЛА1 (ТТЛ):
, 
– минимальное напряжение при допуске 5 %.