Дипломная работа: Разработка монокристального монофункционального регулятора напряжения для бортовой сети автомобиля
uб (VT5) = 
uпит
Рис. 3.1.1. Принципиальная электрическая схема ГПИ
При uпит = 5,7 В получаем:
Таблица 3.1.1
| Т, о С | f, Гц | Прим-ние | Т, о С | f, Гц | Прим-ние |
-60 -40 -20 0 20 | 1800 1850 1920 2000 2050 | Uпит = 5,7 В, С1 = 37 пФ | 40 60 80 100 | 2150 2235 2350 2500 | Uпит = 5,7 В, С1 = 37 пФ |
Таблица 3.1.2
| С1, пФ | f, Гц | Прим-ние | С1, пФ | f, Гц | Прим-ние |
29 31 33 35 37 | 2550 2400 2250 2120 2000 | Uпит = 5,7 В, Т = 27о С | 39 41 43 45 | 1970 1850 1800 1750 | Uпит = 5,7 В, Т = 27о С |
Таблица 3.1.3
| R/Rном | f, Гц | Прим-ние | R/Rном | f, Гц | Прим-ние |
0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 | 2500 2400 2300 2150 2000 | Uпит = 5,7 В, Т = 27о С, С1 = 37 пФ | 1,1 1,2 1,3 1,4 1,5 | 1850 1720 1550 1470 1350 | Uпит = 5,7 В, Т = 27о С, С1 = 37 пФ |
uб (VT5) = 
* 5,7 В = 4,7 В.
Так как VT10 закрыт, то на выходе генератора будет присутствовать низкое напряжение. Далее через транзистор VT1 конденсатор С1 будет заряжаться до напряжения, присутствующего на базе транзистора VT5 (4,7 В). При достижении на нем этого напряжения произойдет срабатывание компаратора на транзисторах VT4 и VT5. Одновременно будет повышаться потенциал на коллекторах транзисторов VT7 и VT8, что приведет к открытию транзистора VT10 и увеличению напряжения на выходе генератора, которое будет определяться номиналами резисторов R2, R3, R6 и величиной нагрузки. При подключении генератора к цифровой части микросхемы, использующей принципы интегрально-инжекционной логики, напряжение на выходе будет приблизительно равняться 0,7 – 0,8 В.
При срабатывании компаратора и транзистора VT10 будет наблюдаться процесс разряда конденсатора С1 через транзисторы VT7, VT4, VT9 и резистор R5, которые и будут определять время разряда конденсатора С1. Напряжение на конденсаторе будет уменьшаться до последующего срабатывания компаратора на транзисторах VT4 и VT5, то есть до потенциала, находящегося на базе транзистора VT5, который при открытом транзисторе VT10 будет определяться как
uб (VT5) = VR 3 + VКЭ + VR 6 .
Если пренебречь падением напряжения на открытом транзисторе VT10 и при Rнагр → ∞, то
uб (VT5) = 
uпит = 
* 5,7 В = 1,85 В.
При достижении данного напряжения будет происходить процесс, обратный вышеизложенному, то есть потенциалы на коллекторах транзисторов VT7 и VT8 уменьшается, транзистор VT10 закроется, напряжение на выходе генератора будет примерно равно нулю.
Диод VT11, выполненный на эмиттерном p-n- переходе n-p-n-транзистора и резистор R1 служат для задания режима работы транзисторов VT6 – VT9.
В интегральном исполнении нормировка токов, определяющих токи зарядки и разрядки конденсатора С1 реализована благодаря различным площадям эмиттеров транзисторов VT6 – VT9. Площади эмиттеров транзисторов VT6 и VT9 в 2 раза больше, чем у транзисторов VT7 и VT9. Транзисторы VT1 – VT3 p-n-p- типа выполнены в латеральном (горизонтальном) исполнении с эмиттерами прямоугольной формы.
Для анализа работы данного генератора проведем моделирование его работы в программе DesignLab8.0. При моделировании p-n-p- транзисторы с двумя коллекторами для простоты анализа заменили двумя идентичными p-n-p- транзисторами с одним коллектором. При этом базы и эмиттеры этих транзисторов объединили.
Для анализа работы генератора определим выходной сигнал в зависимости от изменения температуры, окружающей среды, емкости конденсатора С1, разброса номиналов резисторов в сторону увеличения и уменьшения от номинальных.
Зависимость частоты выходного сигнала от температуры отображена в таблице 3.1.1.
Зависимость частоты выходного сигнала от емкости конденсатора приведена в таблице 3.1.2.
Зависимость частоты выходного сигнала от разброса номиналов резисторов приведена в таблице 3.1.3.
Как видно из таблиц 3.1.1. – 3.1.2. частота выходного сигнала довольно сильно зависит от влияющих на схему факторов, что говорит о необходимости соблюдения точности технологических процессов.
На рис. 3.1.1. приведены диаграммы, поясняющие работу генератора прямоугольных импульсов.
Рис. 3.1.1. Диаграммы, поясняющие работу генератора прямоугольных импульсов (1 – напряжение на конденсаторе С1; 2 – напряжение на базе транзистора VT10; 3 – напряжение на базе транзистора VT5; 4 – напряжение на выходе генератора)
3.2 Формирователь пилообразного напряжения
3.2.1 Т- триггер, построенный на основе интегрально-инжекционной логики
Т – триггер, называемый часто счетным триггером, характеризуется таблицей состояний 3.2.1.1.
Таблица 3.2.1.1. Таблица состояний Т – триггера
| Т | Qn+1 |
| 0 | Qn |
| 1 |  |