Выходные устройства на базе ИМС КМОП

 

Отличительной особенностью ИМС КМОП является достаточно малая величина выходного тока, что требует дополнительного каскада усиления для управления выходным импульсным усилителем мощности. Типовые значения выходных величин для стандартных и специализированных ИМС при различных напряжениях питания U _П приведены в табл. 2 [7].

 

Таблица 2 Характеристики КМОП ИМС

Состояние выхода ИМС	Стандартные выходные характеристики при U П	Специальные ИМС 4049/50
5 В	10 В	15 В	5 В	10 В	15 В
Логический I(0) ноль- втекающий ток, мА при U0вых≤1,5 В	1,5	3,5	4,0
Логическая I(1) единица- отдаваемый ток, мА при U1вых, В	-0,51 4,6	-1,3 9,5	-3,4 13,5	-1,25 2,5	-1,25 9,5	-3,75 13,5
Время переключения, нс нарастание спадание
Внутреннее сопротивле-ние, кОм
Логическая единица	1,7	0,5	0,43
Логический ноль	0,5	0,42	0,18

Схема согласующего устройства на базе эмиттерного повторителя, обеспечивающая управление единичным выходным напряжением U ¹_вых, представлена на рис. 3.4.

 

Рис.2. 4

 

Учитываем, что для транзистора VT 2 должно выполняться условие

R _вых= β;₂ R _э,

где β;₂ – коэффициент усиления по току VT 2;

R _э – эквивалентное сопротивление нагрузки в цепи эмиттера VT 2;

R _вых – сопротивление, на которое нагружена ИМС (R _вых= U¹_вых/I¹).

Полагая, что ток через резистор R ₂составляет 0,1 тока базы насыщения I _бн1 транзистора VT 1, получим:

Расчет параметров согласующего каскада может проводиться в следующей последовательности:

1. Определяют требуемый коэффициент усиления VT 2:

2. Полагая, что I _{k2 max}=1,1 i _бн1, выбирают транзистор VT 2.

3. Определяют сопротивление резисторов R ₁, R ₂:

При управлении выходным импульсным усилителем напряжением U ⁰_вых, соответствующим логическому нулю ИМС, используют схему, представленную на рисунке 2.5.

 

Рис. 2.5

 

Если принять, что резисторы R ₃= R ₂, то коллекторный ток транзистора VT 2 I _{к2 max} ≈2 i _бн1, а его коэффициент усиления β₂= I _{к2 maх} / I ⁰. По этим параметрам можно выбрать VT 2.

Сопротивление резисторов R ₁, R ₂ можно вычислить по формулам

R ₁ = (E _к - U ⁰_вых) / I ⁰,

R ₂ = (E _к - U_{S 2}) / I _бн1.

Схемы, приведенные на рис. 2.4, 2.5, можно использовать и для управления силовым биполярным транзистором VT. Дальнейшая их модернизация (рис. 2.6) позволит уменьшить рассеиваемую мощность в схеме управления.

Рис.2.6

 

Если транзистор VT 1 насыщен, то VT 2 проводит ток. Транзистор VT 3 при этом заперт, т.к. его эмиттер имеет более отрицательный потенциал относительно базы. Конденсатор С обеспечивает ускоренное отпирание силового транзистора VT. После запирания VT 1 и VT 2 транзистор VT 3 отпирается под действием напряжения на конденсаторе и обеспечивает запирающий ток базы VT.