Запорожец  Издания 

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 [ 171 ] 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193

Глта 7

+ 15 8

+ Т5В


Рнс. 37.5.

7.f. Схема управления термостатом (рис. 37.6). Дано: компаратор Cj имеет VoH = -f 10 В (включение нагревательного элемента) и Vol = О (выключение нагревательного элемента). Датчик температуры вырабатывает выходное напряжение, которое определяется формулой Vs = (Ю мВ/°С) Т, где Т - абсолютная температура в Кельвинах. Устанавливаемая температура TsET регулируется от 20 до 30 °С. Нагревательный элемент включается, когда температура становится ниже Тзьт - 1 °С, н включается.




когда температура становится выше Узет + I °С. Опорное напряжение равно Kref= +1,00 В.

а) Найдите R, Rp н Rp. (Ответ: 2,0 кОм, 1,93 кОм, 100 Ом.)

б) Найдите R, Rp и Rp, если Vgp имеет температурный коэффициент +1000 мкВ/°Сипри 20 °С Vref =+1,00 В. (Ответ: 1,4 кОм, 1,93 кОм, 70 Ом.)

«7,7. Передаточные характеристики КМОП-транзисторов. Ток стока МОП-транзистора определяется выражением /дз = [2 (Vcs - Vr) Vds -

- vbs] в ненасыщенном состоянии, т. е. когда О < [ VoS \ < j Ves -

- Vt I, и Ids = k (Vas - VtV H + (Vos - (Vas - Vr))/Fl в насыщенном состоянии, т. е. когда Vs > Vas - Vt\ и j Vgs I > I Vj , где k ц VA - постоянные, a Vt - напряжение отсечки. Напряжения питания КМОП-инвертора Fdd = +10 В и Vss = О, У п-канального МОП-транзистора й„ = 0,1 мА/В. Vt„ =+2,0 В, а V,, = -V = = 40]В.

а) Напишите программу для ЭВМ, с помощью которой можно получать графики передаточной характеристики КМОП-инвертора прн различных значениях отношений kp/kn и пороговых напряжений МОП-транзн-стора Vtp.

б) Определите выходное напряжение, которое находится посередине диа. пазона переключения (т. е. Vo - Vdo/2) при следующих kp/kn и Vt

1) Vfe„= 1,0, Vf =-2,0 В;

2) kp/kr, = 0,4, Vt = -2,0 В;

3) kp/kn 1,0, Vf =-4,0 В;

4) kp/kn = 2,0, Vfj, = -4,0 B.

в) Найдите малосигнальный коэффициент усиления переменного напряжения для середины диапазона переключения по кривой, полученной в п. (а).

г) Определите ширину области переключения AVj между точками Vq = = 0,1 Vdd и 1o=0.9Vdd по кривой, полученной в п. (а).

д) В КМОП-инверторе проведено «автосмещенне» путем включения резистора между входом и выходом, так что Vo = V,. Найдите начальную точку покоя по кривой, полученной Б п. (а). Определите малосигнальный коэффициент усиления переменного напряжения в этой точке.

7.8. КМОП-компаратор напряокения. В компараторе напряжения на рнс. 7.26 используется трехкаскадный КМОП-инвертор. Коэффициент усиления каждого каскада в области переключения равен 20, а общее напряжение питания V+ = 15 В.

а) Найдите приближенное значение для ширины диапазона переключения AVt КМОП-инвертора. (Ответ: 1,9 мВ.)

б) Токи утечки ключей на МОП-транзнсторах Qi и Qj 20 пА (минимум) каждый, а минимальная частота синхронизации 10 кГц. Найдите емкость Cl, такую, чтобы дрейф напряжения Vi при высоком фа (Ф1 имеет низкий уровень) был не более 1,0 мВ. (Ответ: 2,0 пФ (минимум).)

в) При Cl = 8,0 пФ и общей шунтирующей емкости на входе КМОП-инвертора 4,0 пФ выведите зависимость AVj от Vs - Vref при фа, имеющем высокий уровень. (Ответ; AV,-= 2 (Vs- Vref)3.)

г) Пусть выходное сопротивление инвертора 300 Ом, сопротивление ключей на МОП-транзисторах в открытом состоянии 200 Ом, а общая емкость стока инвертора 10 пФ. Определите время, необходимое, чтобы напряжение на инверторе изменилось на 10 мВ от начального уровня {Vi = Vo= Vq), если ф1 имеет высокий уровень. (Ответ: 31 не)

д) Определите максимальную частоту синхронизации, исходя из условий п. (г) и учитывая, что время переключения ф в высокое состояние ие



меньше времени переключения в высокое состояние фх. (Ответ: 15 дцрц

е) Пусть и для л-канального и для р-канального МОП-транзисторов = 10 мкА/В и Vf„ = -Vfp = 2,5 В. Найдите Vq, Ids при Vi

н усредненную мощность рассеяния прп / = /шач. (Ответ: 7,5 В, 250 мка"

938 мкВт.) *

ж) Решите задачу п. (е), если общее напряжение питания = ю п (Ответ: 5,0 В, 63 мкА, 156 мкВт.)

з) Данный КМОП-компаратор напряжения является элементом системы выборки данных. Нарисуйте форму выходного напряжения при Vs > > Vref и прн Vs < Vrrf.

ЛИТЕРАТУРА

Connelly J. А. Analog Integrated Circuits, Wiley, 1975.

Graeme J. G , Tobey G. E., Huehman L. P. Operational Amplifiers-Design and Applications, McGraw-Hill, 1971. (Имеется перевод: Проектирование и применение операционных усилителей/Под ред. Дж. Грэма, Дж. Тоби и Л. Хьюлсмана. М.: Мир, 1974.)

Hamilton D. J., Howard W. G. Basic Integrated Circuit Engineering, McGraw-Hill, 1975.

Lenk J. D. Handbook of Integrated Circuits, Reston, 1978. Lenk J. D. Manual lor Integrated Circuit Users, Reston, 1973. Millman J. Microelectronics, McGraw-Hill, 1979.

Mitra S. K. An Introduction to Digital and Analog Integrated Circuits and Applications, Harper and Row, 1980.

Sedra A. S., Smith K- C. Microelectronic Circuits, Holt, Rinehart and Winston, 1982.



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 [ 171 ] 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193