Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
Содержание.
Стр.
Введение 3
1.Общие сведения о построении комбинационных схем. 4
1.1 Анализ и синтез комбинационных схем. 4
1.1 Базовые логические элементы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ. 5
2. D-триггер, JK-триггер. 8
2.1Назначние и общие сведения D-триггерах,JK-триггерах 8
2.2 Особенность работы D-триггера,JK-триггера. 15
3.Логическая схема. 16
4.Принципиальная схема. 17
5.Таблица истинности. 18
6.Выбор элементной базы. 79
7.Рассчет блока питания. 82
Список использованных источников
Приложение
Введение.
Цифровые интегральные микросхемы – это электронные устройства, обеспечивает строительство практически всех узлов и блоков ЭВМ и других цифровых устройства, в которых обрабатываются информация представлена в виде двоичных чисел.
Триггер (триггерная система) — класс электронных устройств, обладающих способностью длительно находиться в одном из двух устойчивых состояний и чередовать их под воздействием внешних сигналов. Каждое состояние триггера легко распознаётся по значению выходного напряжения. По характеру действия триггеры относятся к импульсным устройствам — их активные элементы (транзисторы, лампы) работают в ключевом режиме, а смена состояний длится очень короткое время.
1. Общие сведения о построении комбинационных схем
1.1Анализ и синтез комбинационных схем
Существующие электронные схемы принято делить на два класса - аналоговые и цифровые. Аналоговые схемы предназначены для преобразования и обработки сигналов, изменяющихся по закону непрерывной функции (это различного рода усилители, генераторы, модуляторы, фильтры и т.д.). Цифровые схемы оперируют с сигналами, изменяющимися по закону дискретной функции. При этом в большинстве случаев эта функция является двоичной, так как возможные её значения определяются символами двоичного алфавита: 0 или 1. Этим дискретным значениям в схеме соответствуют два хорошо различающихся уровня напряжения: высокий или H-уровень (high - высокий) и низкий или L-уровень (low - низкий). Величины H- и L- уровней зависят только от типа используемой транзисторной технологии и, например, для TTL- технологии они составляют
В свою очередь электронные схемы в вычислительной технике по принципу функционирования принято делить на два типа - комбинационные и последовательностные (цифровые автоматы).
Комбинационной называют схему с n входами и m выходами, для которой совокупность выходных сигналов в данный момент времени полностью определяется совокупностью входных сигналов для этого же момента времени и не зависит от входных сигналов, действующих в предыдущие моменты времени. Последнее замечание отличает комбинационную схему от цифровых автоматов, которым посвящены последующие работы.
Задача анализа комбинационных схем сводится к нахождению системы логических (булевых) функций, определяющих логику работы такой схемы.
Синтез является задачей, обратной анализу, и заключается в построении комбинационной схемы по заданным условиям работы. Эти условия определяют количество входов и выходов схемы, а также закон соответствия двоичных наборов входных и выходных переменных (сигналов).
В общем случае можно выделить несколько этапов синтеза:
1)Формирование логических условий работы рассматриваемой схемы или узла путём составления таблицы истинности для каждого из выходов комбинационной схемы.
2)Получение по таблице истинности или на основании использования методов минимизации минимальных нормальных форм в дизъюнктивной или конъюнктивной форме (ДНФ или КНФ).
3)Преобразование минимальных нормальных форм к виду, соответствующему выбранному (или заданному) набору логических элементов (логическому базису).
4)Построение комбинационной схемы.
1.2 Базовые логически элементы И, ИЛИ, НЕ, И-НЕ, ИЛИ-НЕ
Схема И реализует конъюнкцию (логическое умножение) двух или более логических значений.
Рисунок 1.1 – Элемент «И»
Единица на выходе схемы И будет тогда и только тогда, когда на всех входах будут единицы. Когда хотя бы на одном входе будет нуль, на выходе также будет нуль.
Связь между выходом z этой схемы и входами х и у описывается соотношением z = х ^ у (читается как «х и у»).
Операция конъюнкции на функциональных схемах обозначается знаком & (читается как «амперсэнд»), являющимся сокращенной записью английского слова and.
Таблица 1.1 – Таблица истинности элемента «И»
|
Входы |
Выход |
|
|
х |
y |
х и у |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
1 |
Схема ИЛИ реализует дизъюнкцию (логическое сложение) двух или более логических значений.
Рисунок 1.2 – Элемент «ИЛИ»
|
Входы |
Выход |
|
|
х |
y |
x или y |
|
0 |
0 |
0 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
10 |
|
1 |
1 |
1 |
Таблица 1.2 – Таблица истинности элемента «ИЛИ»
Когда хотя бы на одном входе схемы ИЛИ будет единица, на ее выходе также будет единица.
Знак «1» на схеме — от устаревшего обозначения дизъюнкции как «>=!» (т.е. значение дизъюнкции равно единице, если сумма значений операндов больше или равна 1). Связь между выходом z этой схемы и входами х и у описывается соотношением z = х или у.
Схема НЕ (инвертор) реализует операцию отрицания.
1
Рисунок 1.3 – Элемент «НЕ»
Связь между входом х этой схемы и выходом z можно записать соотношением Z = , где х читается как «не х» или «инверсия.
Если на входе схемы 0, то на выходе 1. Когда на входе 1 на выходе 0.
|
Вход |
Выход |
|
х |
не х |
|
0 |
1 |
|
1 |
0 |
Таблица 1.3 – Таблица истинности элемента «НЕ»
Инверсия функции конъюнкции. Операция И-НЕ (штрих Шеффера)
Рисунок 1.4 – Элемент «И-НЕ»
Таблица 1.4 – Таблица истинности элемента «И-НЕ»
|
Входы |
Выход |
|
|
X |
Y |
X\Y |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
1 |
|
1 |
0 |
1 |
|
1 |
1 |
0 |
Мнемоническое правило для И-НЕ с любым количеством входов звучит так: На выходе будет:
«1» тогда и только тогда, когда хотя бы на одном входе действует «0»,
«0» тогда и только тогда, когда на всех входах действуют «1»
Инверсия функции дизъюнкции. Операция ИЛИ-НЕ (стрелка Пирса)
Рисунок 1.5 – Элемент «ИЛИ-НЕ»
Таблица 1.5 – Таблица истинности элемента «ИЛИ-НЕ»
|
Входы |
Выход |
|
|
X |
Y |
X↓Y |
|
0 |
0 |
1 |
|
0 |
1 |
0 |
|
1 |
0 |
0 |
|
1 |
1 |
0 |
2. D-триггер,JK-триггер
2.1.Назначние и общие сведения о D-триггерах,JK-триггерах
D-триггер (от английского DELAY) называют информационным триггером, также триггером задержки. D - триггер бывает только синхронным. Он может управляться (переключаться) как уровнем тактирующего импульса, так и его фронтом. Для триггера типа D, состояние в интервале времени между сигналом на входной линии и следующим состоянием триггера формируется проще, чем для любого другого типа.
По синхроимпульсу D-триггер принимает то состояние, которое имеет входная линия, согласно управляющей таблице состояний, приведенной на рис. 3.8, а. На рис. 3.8, б приведены временные диаграммы, поясняющие его работу.
Как следует из управляющей таблицы, D-триггер имеет как минимум две входные линии: одна - для подачи синхроимпульсов; другая- информационных сигналов. Схемное обозначение D - триггера приведено на рис. 3.9.
Для получения характеристической формулы воспользуемся полной таблицей состояния (рис. 3.10).
Для минимизации логического выражения (характеристической формулы триггера) можно воспользоваться картой Карно (рис. 3.11, а).
Из рис. 3.11, а следует, что характеристическое уравнение D-триггера содержит всего одну конъюнкцию, т.е. Q = СD.
Если учитывать, что при отсутствии синхроимпульсов состояние D-триггера не меняется, то можно упростить таблицу состояния, оставив в ней только переменные D и Q. Тогда карта Карно будет выглядеть как на рис. 3.11, б. Сокращенное уравнение D-триггера имеет всего один сигнал – сигнал D.
Это выражение подразумевает наличие сигнала C, т.к. в его отсутствии переключение состояния D-триггера не происходит.
Отметим, что D-триггеры могут переключаться как уровнем синхроимпульса, так и его фронтом. В технической литературе D-триггер, управляемый уровнем синхроимпульса, известен также как триггер-защелка.
Пример синтеза D-триггера, управляемого уровнем синхроимпульса из асинхронного одноступенчатого RS-триггера. Для этого D-триггер представляют как совокупность RS-триггера и комбинационного входного устройства, т.е. представляется так, что входными линиями RS-триггера управляет комбинационное устройство (КУ), согласно характеристической формуле D-триггера (см. рис. 3.11, в). Входными переменными КУ являются сигналы Q0 , C, D, а выходными (функциями) - S и R. Если учесть, что сигналы R и S являются для RS-триггера управляющими сигналами, то таблица состояний синтезируемого триггера будет содержать пять столбцов: два столбца - для переменных D-триггера - D и Q0, один - для функции Q (выходной сигнал синтезируемого триггера, он же является выходным сигналом базового RS-триггера) и два столбца - для переменных R и S RS-триггера
Столбцы 1, 2, 3 соответствуют таблице состояний D-триггера, а в столбцы 4, 5 записываются значения сигналов R и S, при подаче которых на входы RS-триггера, последний должен принимать такие же состояния, что и D-триггер. Это обусловлено тем, что RS-триггер является выходным узлом D-триггера.
Из таблицы (рис.3.12, а, первая строка) следует: если триггер находился в состоянии “0” (Q0 =0), чтобы он сохранил это состояние и после поступления очередного синхроимпульса (отметим, что переключение состояния триггера происходит только при наличии синхроимпульса, а каждая строка таблицы состояний соответствует новому синхроимпульсу) на входе S (RS-триггера) необходимо поддерживать уровень “0”, а на входе R - любой уровень, т.к. когда триггер находится в состоянии”0”, он сохраняет это состояние независимо от состояния сигнала R.
Для второй строки таблицы состояний Q0=1, а новое состояние триггера “0” (Q=0), следовательно, необходимо подать на вход R - уровень логической 1 и т.д. Для каждой строки, где Q0=1, это состояние триггера сохранится независимо от значения сигнала S (т.к. при S=0 - режим хранения, а при S=1 - запись единицы).
После заполнения таблицы состояний, используя карты Карно (рис. 3.12, б и в), записывают логические выражения для функций комбинационного устройства S и R (следует помнить, что эти сигналы являются функциями аргументов Q0 , D и входными переменными для RS-триггера.
По полученным логическим выражениям (см. рис. 3.12, б и в) можно построить схему D-триггера (рис. 3.12, г).
Рассмотренный выше D-триггер синтезирован на базе синхронного RS-триггера. Его можно синтезировать и на базе двухступенчатого, а также - простого, асинхронного RS-триггера. Как уже было отмечено выше, переключение D-триггера происходит только при наличии (поступлении) синхроимпульса. С учетом этого, логические функции S и R можно записать в виде
S = C D;
Схема, реализующая эти функции, содержит два элемента конъюнкции и один инвертор. На рис. 3.13 приведена схема D-триггера, построенного на базе асинхронного RS-триггера.
На рис. 3.14 приведено обозначение D-триггера К1533ТМ2, выпускаемого промышленностью в виде интегральной микросхемы (ИМС).
Обычно, в одном корпусе ИМС содержится два D-триггера, управляемых фронтом. D-триггеры в интегральном исполнении имеют также дополнительные асинхронные входы управления S и R. Функции асинхронных входов не зависят от сигналов синхронизации. Отметим, что асинхронные входы имеют и другие типы триггеров. Поскольку дополнительные входы “предустановка” и “очистка”, с помощью которых триггер может быть установлен в нужное состояние независимо от сигналов на других входах, включая синхронизирующий, работают независимо от синхронизации, их называют асинхронными.
Входы “предустановки” и “очистки” напоминают соответствующие входы S и R обычного несинхронизируемого RS-триггера. При подаче “1” на вход R и “0” на вход S (рис. 3.14) триггер устанавливается в состояние “0”. При подаче “1” на оба эти входа поведение триггера не определено, т.е. комбинация S=1, R=1 является запрещенной. При подаче на эти входы “1” поведение триггера полностью определяется другими входными сигналами и синхросигналом.
JK-триггер
Наиболее сложный по конструкции триггер широко используется в цифровой технике благодаря своей универсальности. Это, так называемый, JK-триггер. На рисунке видно, что JK-триггер имеет пять входов, в том числе прямой Q и инверсный выходы Q.
К уже известным входам R (Reset) – сброс, S (Set) – установка, С - тактовый вход добавлены ещё два. Это входы J (Jump) и K (Kill). Благодаря наличию этих дополнительных входов появляется возможность несложными схемными средствами достигать интересных результатов.
Логика работы основных входов (C, J, K) реализована следующим образом. Если на входе J высокий потенциал, а на входе K – ноль, то триггер установится в единичное состояние по спаду тактового импульса на входе С. Если на входе J – ноль, а на входе К высокий потенциал то по спаду тактового импульса триггер "сбросится" в нулевое состояние. Когда J=K=0 независимо от тактовых импульсов состояние триггера не меняется. И если J=K=1, то при приходе каждого тактового импульса состояние триггера меняется на противоположное. В этом случае триггер работает как делитель частоты на два.
Благодаря такой логике работы появляется возможность довольно гибко настраивать алгоритм работы триггера. Такая универсальность позволяет использовать JK-триггер в устройствах со сложной логикой работы.
На JK-триггерах несложно реализовать делитель частоты на десять. Если мы подадим на вход импульсы с частотой 10 кГц, то на выходе получим уже 1 кГц. Такие схемы называют декадным делителем или декадой.
Делители с различным коэффициентом пересчёта раньше активно использовались радиолюбителями при изготовлении электронных часов и несложных музыкальных инструментов. Данная схема очень неэкономична и займёт много места, если собирать её на дискретных элементах, так как в ней используется четыре триггера и элемент 2И.
В широко распространённую серию К155 на базе ТТЛ логики входит универсальный JK-триггерК155ТВ1 (КМ155ТВ1). Зарубежными аналогами этой микросхемы являются SN7472N, 7472, SN7472J. Этот триггер построен по двухступенчатой схеме и имеет сложную входную логику, где три входа J и три входа K объединены по схеме логического И. Кроме того триггер имеет прямой и инверсный выходы, входы установки и сброса (S и R) и вход тактовых импульсов С. Вот так он обозначается на схеме.
Вот так выглядит его внутренняя структура. Те, кто знаком с базовыми логическими элементами и устройством простейшего RS-триггера разберутся в устройстве JK-триггера без особых трудностей.
Этот триггер, как видно на схеме, организован на основе логических элементов И – НЕ с различным числом входов. В схеме присутствуют элементы: 2И – НЕ, 3И – НЕ, и 6И – НЕ. Наличие элементов 6И – НЕ, а также двухступенчатой структуры делает триггер многоцелевым и универсальным. В зависимости от конечной задачи, входы триггера могут объединяться или подключаться к другим логическим элементам схемы.
На микросхеме К155ТВ1 можно собрать несложную схему наглядно демонстрирующую работу JK-триггера. Как у почти всех микросхем этой серии 7 вывод - это корпус, а 14 вывод - это напряжение питания +5V. На 12 вывод (вход тактовых импульсов), и на прямой и инверсный выходы триггера, (выводы 8 и 6), необходимо подключить светодиоды через токоограничивающие резисторы.
После подключения питания один из выходных светодиодов загорается. Теперь можно проверить работу триггера по входам установки и сброса. Для этого необходимо поочерёдно подавать на выводы 2 (R) и 13 (S) низкий потенциал или "корпус".
Светодиодные индикаторы будут попеременно загораться и гаснуть, индицируя в каком состоянии находится триггер. Это проверка работоспособности. Теперь можно посмотреть работу триггера в счётном режиме. Для этого можно объединить входы J и K и соединить их с напряжением питания +5Vчерез резистор.
Этого можно и не делать. По определению любой вывод микросхемы ТТЛ-логики, если он просто "висит" в воздухе и никуда не подключен, находится под высоким потенциалом (уровень логической единицы). Соединение свободных выводов микросхем с плюсом источника питания производится для предотвращения случайных срабатываний, то есть для повышения помехозащищённости.
Теперь можно подать на вход С импульсы такой частоты, чтобы их было визуально видно по работе светодиода HL1. Светодиоды, подключенные к выходам триггера, будут срабатывать с частотой в два раза меньше. То есть в этом режиме JK-триггер делит частоту входного сигнала на два.
Для тестирования триггера понадобится источник внешнего тактового сигнала, чтобы подать последовательность импульсов на вход C.
Простейший генератор прямоугольных импульсов можно собрать, используя микросхему К155ЛА3.
Она содержит четыре элемент 2И – НЕ. Для генератора достаточно двух элементов. Период следования импульсов можно ориентировочно рассчитать по формуле T=1,4*R1*C1. Частота генератора прямоугольных импульсов в таком случае приблизительно будет равна f = 1/T. Для тех номиналов резистора R1 и конденсатора C1, что показаны на схеме, период генератора ориентировочно равен: T = 1,4 * 1000 * 0,00047 = 0,658 (с). Частота f = 1/0,658 = 1,5197... ~ 1,5 (Гц). В дальнейшем этот простейший генератор можно использовать для проверки работоспособности различных цифровых устройств.
2.2.Особеность работы D-триггера,JK-триггера.
Функциональная особенность триггеров этого типа состоит в том, что сигнал на выходе Q в такте (n+1) равен значению сигнала на входе D в предыдущем такте n. Другими словами, D-триггер задерживает на один такт информацию, существовавшую на входе D. Триггер принял свое название от первой буквы английского слова delay – задержка. Логическое уравнение D-триггера имеет вид:
.
Функциональная особенность JK-триггеров состоит в том, что при всех входных комбинациях, кроме одной , они действуют подобно RS-триггеру, причем вход J играет роль входа S, а K-вход соответствует ®-входу. При входной комбинации в каждом такте выходной сигнал меняет свое значение на противоположное. JK-триггеры не имеют неопределенных состояний.
3.Логическая схема D-триггера,JK-триггера.
4. Принципиальная схема D-триггера,JK-триггера.
5.Таблица истинности D-триггера на базе JK-триггера.
6.Выбор элементной базы.
Корпус ИМС КМ155ТМ2
Условное графическое обозначение
1 - инверсный вход установки "0" R1;
2 - вход D1;
3 - вход синхронизации C1;
4 - инверсный вход установки "1" S1;
5 - выход Q1;
6 - выход инверсный Q1;
7 - общий;
8 - выход инверсный Q2;
9 - вход Q2;
10 - инверсный вход установки "1" S2;
11 - вход синхронизации C2;
12 - вход D2;
13 - инверсный вход установки "0" R2;
14 - напряжение питания;
Электрические параметры
|
1 |
Номинальное напряжение питания |
5 В 5 % |
|
2 |
Выходное напряжение низкого уровня |
не более 0,4 В |
|
3 |
Выходное напряжение высокого уровня |
не менее 2,4 В |
|
4 |
Напряжение на антизвонном диоде |
не менее -1,5 В |
|
5 |
Входной ток низкого уровня |
|
|
6 |
Входной ток высокого уровня |
|
|
7 |
Входной пробивной ток |
не более 1 мА |
|
8 |
Ток короткого замыкания |
-18...-55 мА |
|
9 |
Ток потребления |
не более 30 мА |
|
10 |
Потребляемая статическая мощность на один триггер |
не более 78,75 мВт |
|
11 |
Время задержки распространения при включении |
не более 40 нс |
|
12 |
Время задержки распространения при выключении |
не более 25 нс |
|
13 |
Тактовая частота |
не более 15 мГц |
Серия К155 является самой полной серией микросхем ТТЛ. В неё входят около 100 микросхем различного назначения. В эту серию входят как все элементы базовой логики (И, ИЛИ, НЕ, И – НЕ, ИЛИ – НЕ) так и построенные на этих элементах более сложные узлы для выполнения логических операций: триггеры, регистры, счётчики, сумматоры. В серии К155 имеются даже микросхемы ПЗУ(постоянное запоминающее устройство) и ОЗУ (оперативное запоминающее устройство), правда, небольшой ёмкости. Это микросхемы К155РЕ3, 21, 22, 23, 24 и К155РУ1, 2, 5, 7.
Широкое распространение эта серия получила в электронно-вычислительной технике, контрольно-измерительных приборах и средствах автоматики.
Уровень логической единицы в микросхемах данной серии может находиться в интервале напряжений от 2,4 V до напряжения питания (т.е. 5 V). Уровень логического нуля не должен превышать 0,4 V. Длительная практическая работа с этой серией показала, что фактически уровень логической единицы не бывает ниже 3,2 V, а уровень логического нуля не превышает 0,2 V.
Все микросхемы, за исключением некоторых регистров, счётчиков и схем памяти, выпускаются в стандартном корпусе на 14 выводов. На корпусе микросхемы К155ИР1 хорошо видна выемка (иногда бывает точка), это зона ключа, она показывает первый вывод. 7-й вывод это корпус (минус питания). 14-й расположенный напротив первого, это +V пит.
Вся серия К155 является полным аналогом зарубежной серии SN74. Она была разработана в США ещё в 1965 году, но продолжает выпускаться до сих пор. Такой же долгожительницей является и наша серия К155. Дело в том, что процесс напыления в
вакууме на монокристалл кремния структур ТТЛ настолько хорошо отработан и прост, что себестоимость микросхем ТТЛ по сравнению с другими микросхемами фантастически низкая.
И, несмотря на простоту, серия К155 позволила в 70-е годы создать серию электронно-вычислительных машин ЕС ЭВМ или «Ряд-1, Ряд-2» от простой ЕС-1020 до мощной по тем временам машины ЕС-1065 с быстродействием 4 миллиона операций в секунду. Этот монстр был выпущен в 1985 году и благополучно работал в НИИ занятых разработками самых приоритетных направлений, таких как исследование космоса и проектирование новых видов ядерного оружия.
Серия К155 также широко применяется и в цифровых измерительных приборах. При разработке печатных плат для микросхем этой серии следует учитывать возможные броски тока, поэтому на платах микросхемы распространяют линейно с широкими шинами питания. Использование разветвлённых дорожек для подачи питания запрещено. Между шинами питания на каждый корпус ставятся блокировочные конденсаторы ёмкостью 10 – 15 нанофарад.
7.Рассчет блока питания.
Двухполупериодные мостовые выпрямители, как и две предыдущие схемы, часто используются для построения не стабилизированных источников питания.
Рис. 6.1. Схема двухполупериодного выпрямителя
Трансформатор Т понижает напряжение осветительной сети до некоторого необходимого значения, диоды VI — V4, включенные по мостовой схеме, выпрямляют это напряжение, а конденсатор фильтра Сф сглаживает его пульсации. Резистор RH символизирует нагрузку, питающуюся от выпрямителя. При конструировании сетевого блока питания сначала с учетом конкретной нагрузки рассчитывают параметры выпрямителя, а затем по полученным результатам — его трансформатор.
Исходные параметры при расчете выпрямителя: Uн требуемое напряжение на нагрузке, которое, как правило, равно напряжению на выходе фильтра выпрямителя Uo, и Iн - максимальный ток, потребляемый нагрузкой. От этих данных, определяемых конкретным радиотехническим устройством, зависит выбор диодов для выпрямителя, мощность сетевого трансформатора и числа витков в его вторичной и первичной обмотках.
Переменное напряжение на вторичной обмотке трансформатора (UII) подсчитывают по формуле:
где А — коэффициент, численное значение которого зависит от тока
нагрузки (табл. 2).
Зная ток нагрузки, определяют максимальный ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста:
где Б — коэффициент, зависящий от максимального тока нагрузки (табл. 2).
Обратное напряжение диодов, используемых в выпрямителе, должно быть в 1,5 раза больше напряжения питания, т. е.
Емкость фильтрующего конденсатора Сф в мкФ определяют по формуле:
где КII — коэффициент пульсаций выпрямленного напряжения, характеризующий отношение амплитудного значения переменной составляющей частотой 100 Гц на выходе выпрямителя к среднему значению выпрямленного напряжения.
Чем больше емкость фильтрующего конденсатора и меньше ток, потребляемый нагрузкой, тем меньше пульсация выпрямленного напряжения и, следовательно, слабее прослушивается фон переменного тока в динамической головке или громкоговорителе радиотехнического устройства. Для большинства любительских транзисторных конструкций допустим коэффициент пульсаций питающего напряжения Кп = 0,01. Номинальное напряжение фильтрующего конденсатора не должно быть меньше напряжения на выходе выпрямителя, иначе он может оказаться пробитым более высоким напряжением.
Трансформатор выпрямителя рассчитывают в такой последовательности. Сначала определяют максимальное значение тока, который будет течь во вторичной обмотке: In = 1,5 • Iн max. Далее подсчитывают максимальную мощность, Вт, потребляемую выпрямителем от вторичной обмотки: Р2= U2 * I2, а затем мощность самого трансформатора: Ртр = 1,25 • Р2.
Площадь сечения магнитопровода S (см2), соответствующую расчетной мощности трансформатора, определяют по формуле:
где 1,3 — постоянный усредненный коэффициент.
Рассчитав магнитопровод трансформатора, определяют число витков первичной и вторичной обмоток по формулам:
Диаметр проводов обмоток трансформатора (в мм) можно опре делить из табл. 3 или по формуле:
где Iобм — ток в обмотке, мА.
Познакомившись с методикой расчета выпрямителя, кружковцы приступают к расчету сетевого блока питания для одного из собранных ими устройств.
Для примера приведем расчет выпрямителя для питания приемника, выполненного по схеме, показаной на рис. 72. За исходные данные принимаем: UН=9В, Iн. тах=0,1А (с некоторым запасом), U1 = 220 В.
На вторичной обмотке трансформатора должно быть переменное напряжение:
U2 = A * UH = 0,8 * 0,9 ~= 7 В.
Ток, текущий через каждый диод выпрямительного моста, составит:
Iv = 0,5 * Б • Iн. max = 0,5 * 2,4 • 0,1 = 0,12 А.
Следовательно, для выпрямителя можно использовать диоды серий Д7, Д226, Д229 с любыми буквенными индексами, потому что их средний выпрямленный ток и обратное напряжение значительно больше расчетных. Пригоден также выпрямительный блок КЦ402Б.
Емкость конденсатора фильтра (при коэффициенте пульсаций выпрямленного напряжения Кп = 0,01) может быть: Сф = 3200 * Iн. max / Uн * Кп = 3200 * 0,1 / 9 * 0,01 ~= 3500 мкФ. Можно использовать электролитический конденсатор емкостью 4000...5000мкФ, например типа К50-6, на номинальное напряжение 10 В.
Теперь определим значение тока во вторичной обмотке трансформатора:
I2 = 1.5 * Iн.max = 1,5 * 0,1 = 0,15 А.
Мощность, потребляемая выпрямителем от вторичной обмотки трансформатора, будет: Р2 = U2 * I2 = 7 * 0,15 ~= 1 Вт. Таким образом, мощность самого трансформатора выпрямителя должна составить: Ртр = 1,25 * Р2 = 1,25 * 1 = 1,25 Вт.
Для трансформатора такой мощности можно использовать магнитопровод с минимальной площадью сечения сердечника:
Предположим, подобран магнитопровод УШ12 X 12 (площадь поперечного сечения сердечника принимаем равной 1,4 см2). В таком случае первичная обмотка, рассчитанная на напряжение сети 220 В, должна содержать
w1 = 50 * U1 / S = 50 * 220 / 1,4 = 7856 витков,
а вторичная обмотка
w2 = 55 * U2 / S = 55 * 7 / 1,4 = 275 витков.
Для первичной обмотки трансформатора можно использовать провод диаметром 0,1...0,12 мм, а для вторичной — 0,2...0,25 мм.
Определим емкость конденсатора фильтра.
Cф=3200Iн/UнKн
где Iн - максимальный ток нагрузки,
Uн - напряжение на нагрузке,
Kн - коэффициент пульсаций.
В нашем случае
Iн = 1 Ампер,
Uн=17 вольтам,
Kн=0,01.
Cф=3200*1/17*0,01=18823.
Необходимое максимальное обратное напряжение считается так
Uобр max=2Uн, то есть Uобр max=2*17=34 Вольта.
Заключение.
Персональные компьютеры, мобильные телефоны, автомобильная электроника и многие другие изделия массового спроса придали ускорение новым методам создания печатных плат и печатных узлов. Здесь, прежде всего, следует отметить монтаж на поверхность, создание новых видов корпусов для интегральных схем, а также новых технологических приемов изготовления печатных плат: создание микропереходов, сверхплотный монтаж, применение встроенных пассивных элементов и др.
Зарождаясь как уникальные технологии, они со временем стали доступны для массового производства. Производители технологического оборудования обеспечили поддержку этим процессам, и в настоящее время проектировщик плат должен опираться на новые технологические нормы. Соответствующие изменения происходят в развитии интегральных микросхем.
Уменьшение размеров элементов полупроводниковых структур привело к повышению быстродействия микросхем, увеличению их степени интеграции и повышению функциональной сложности. При этом резко возросло число выводов у корпусов, и видоизменилась их конструкция. Все это сказывается как на топологических аспектах проектирования плат, так и на их электрических характеристиках.
Приложение А
Приложение Б
1.Самофалов К.Г., Корнейчук В.И., Тарасенко В.П. Электронные цифровые вычислительные машины: Учебник. Киев: Высшая школа. 1976. 480 с.
2.Потемкин И.С. Функциональные узлы цифровой автоматики. М.: Энергоатомиздат. 1988. 320 с.
3.Пухальский Г.И., Новосельцева Т.Я. Цифровые устройства: Учебное пособие для втузов. СПб: Политехника. 1996.
4. http://www.go-radio.ru/mikrocxemi-ttl.html– технические справочники
5. http://ru.wikipedia.org - Википедия - свободная энциклопедия
6. http://www.vt1.ru - центр общения по радиоэлектронике
7. http://www.bibliofond.ru - библиотека научной и студенческой информации
8. http://www.chipinfo.ru/dsheets/ic/155/.- техническая библиотека