Kompiuterinė elektroninių schemų analizė ir sintezė (T170B458)

Laboratorinis darbas Nr.1

Darba atliko:ETE- 5 gr. Stud.

Ramūnas Ribokas,

Vytautas Naujokas

Tikrino: dėst. M. Vaitkūnas

Darbo tikslas.

Naudojant kompiuterinę elektroninių schemų modeliavimo ir analizės programą Orcad istirti skaitmeninės schemos su bipoliais tranzistoriais veikimą, naudojant skirtingo sudėtingumo lygio Spice tranzistorių modelių aprasus.

Darbo uzduotis

Programos Orcad darbo aplinkoje sujunkite uzduotyje nurodytą schemą, naudodami apibendrintuosius visų schemos elementų aprasus (elementai is Breakout bibliotekos).

Patikrinkite schemos veikimą, schemos įėjime paduodami visas galimas logines signalų kombinacijas ir registruodami schemos isėjimo (isėjimų) signalus. Rezultatus pateikite lentelėje ir iliustruokite grafikais.

Istirkite schemos veikimo dinamiką (Transient analizė). Schemos įėjime paduokite stačiakampės formos signalą ir registruokite schemos isėjimo signalo persijungimo trukmę. Impulsą vienu metu paduokite tik į vieną schemos įėjimą, kituose įėjimuose palaikydami pastovią įtampą taip, kad schema reaguotų į signalą persijungdama. Nustatykite schemos reakcijos greitį (persijungimo trukmę) į visų įėjimų signalus. Rezultatus iliustruokite grafiskai.

Istirkite schemos reakciją į nuolatinį signalą (DC analizė). Istirkite schemos isėjimo signalo priklausomybę nuo visų įėjimų signalų. Ismatuokite tokius parametrus:

a)      atsparumo trukdziams atsarga;

b)      stabilumo slenkstis;

c)      slenkstinė isėjimo įtampa.

Rezultatus taip pat iliustruokite grafiskai.

Sujunkite tą pačią uzduotyje nurodytą schemą, naudodami realius tranzistorių modelių aprasus.

Pakartokite uzduoties 2, 3 ir 4 punktus.

Parasykite isvadas.

2. punktas:

Įėjimuose loginiai vienetai:

Įėjime C(X2) loginis nulis, įėjime D(X3)- vienetas:

Įėjime C(X2) loginis vienetas, įėjime D(X3)- nulis:

Abiejuose įėjimuose paduoti loginiai nuliai:

Sudarome rezultatų lentelę:

3. punktas: į C(X2) paduotas loginis vienetas, į D(X3)- suolinis impulsas:

Piekinis frontas:

Galinis frontas:

persijungimo trukmė t_01per= 5,808 ns; t_10per= 6 ns

4 punktas.

a) atsparumo trukdziams atsarga: kai lygis zemas 0.37 V; kai lygis aukstas

-0,26V;

b) stabilumo slenkstis: -1,2 V;

c) slenkstinė isėjimo įtampa: -1,2 V.

5. punktas. Pakeičiu tranzistorių į realų Q2N914 tranzistorių:

NPN

IS= 498.700000E-15; BF= 97.11; NF= 1; VAF=100; IKF= 0.03396; ISE= 195.400000E-09; NE= 4.644; BR= 5.485000E-03; NR= 1; RB= 10; RC= 1.5; CJE= 3.184000E-12; MJE= 0.3171; CJC= 2.937000E-12; MJC= 0.09999; TF= 385.500000E-12; TR= 2.511000E-06; XTB= 1.5; CN= 2.42; D= 0.87.

6.2 punktas. Gaunami loginiai lygiai:

Įėjime loginiai vienetai:

C(X2)- loginis nulis, D(X3)- loginis vienetas:

C(X2)- loginis nulis, D(X3)- loginis nulis:

C(X2)- loginis vienetas, D(X3)- loginis nulis:

Sudaroma įėjimų ir isėjimų loginių lygių lentelė:

6.3. punktas: į C(X2) paduotas loginis vienetas, į D(X3)- suolinis impulsas:

Priekinis frontas:

Galinis frontas:

persijungimo trukmė t_01per= 99,488 ns; t_10per= 72,6 ns.

6.4 punktas.

a) atsparumo trukdziams atsarga: kai lygis zemas -0,61 V; kai lygis aukstas -0,08 V;

b) stabilumo slenkstis: -0.93 V;

c) slenkstinė isėjimo įtampa: -1.57 V.

7. Isvados: Sumodeliuota schema atitinka f- ją y= x₂ (x₂ kartojimas). Modeliuojant schemą su paprastais tranzistoriais (breakout), loginiai signalai gaunami lengvai, tačiau parinkus sudėtingesnio lygio tranzistorių Q2N914, sunkiau gaunami loginiai signalai. Tai įtakojo tranzistoriaus parazitinės talpos, atgalinė srovė bei kt. Tranzistoriaus stiprinimo koef. Parinktas panasus kaip breakout tranzistoriaus BF