1. Входная цепь (цепь затвора) в статическом режиме практически не потребляет тока (высокое входное сопротивление);
2. Простая технология производства и меньшая занимаемая площадь на кристалле.
Рис. 2.4. Схема ИЛИ-НЕ.
Рис. 2.5. Схема И-НЕ.
К недостаткам этих схем можно отнести невысокое быстродействие, по сравнению со схемами ТТЛШ и ЭСЛ. Но в настоящее время благодаря применению новых технологий (окисная изоляция, использование поликремневых затворов, технология «кремний на сапфире») создаются быстродействующие МДП структуры.
Следующим шагом развития МДП технологии стало использование комплементарных МДП транзисторов, т.е. транзисторов с разным типом проводимости, причем основными являются транзисторы п-типа; а транзисторы р-типа используются в качестве динамической нагрузки.
Рис. 2.6. Схема ИЛИ-НЕ.
Рис. 2.7. Схема И-НЕ.
К особенностям интегральных схем, построенных по технологии КМДП можно отнести следующее:
1. Чувствительность к статическому электричеству (для защиты в буферные каскады ставятся диоды);
Тиристорный эффект (в КМДП структурах образуются паразитные биполярные, подобные тиристору, структуры между шинами питания). При включении питания тиристор включается и замыкает шину «+» на общую шину (для защиты используется окисная изоляция).
2.2.Выбор и обоснование логических элементов устройства.
Для функционированияблоков управления и коммутации необходимы цифровые ИМС малой и средней степениинтеграции.
ИМС логики структуры ТТЛявляются наиболее разработанной и массовой серией и обладают наиболее широкимспектром применения для проектирования цифровых устройств (серии К155, 555,532, 1533).
Микросхемы серии ЭСЛ(К500, К1000 и т.д.) являются наиболее перспективной серией, поскольку обладаютсамым высоким быстродействием.
Логические элементыструктуры КМДП (серии К176, К561 и т.д.) имеют меньшее быстродействие инагрузочную способность по сравнению с ТТЛ и ЭСЛ, однако ИМС этой серииобладают двумя очень важными достоинствами перед ТТЛ и ЭСЛ:
- ничтожнаяпотребляемая мощность в статическом режиме (Рпот.=10-6Вт);
- очень высокаяпомехоустойчивость к наводкам по сети питания и помехам в сигнальной цепи(допустимый уровень помех – до 30% напряжения питания).
Поэтому мы выбираем ИМСструктуры КМДП серий К176 и К561.
2.3. Выбор и обоснование аналоговыхЭРЭ.
Аналоговые элементы –транзисторные ключи, диоды и стабилитроны – выбираем конкретно для каждого узлапри детальном проектировании функциональных узлов. Ввиду того, что планируемоеэнергопотребление проектируемого устройства невелико, а массогабаритныепоказатели ограничены размерами телефона-трубки, выберем аналоговые элементы,имеющие наиболее малые размеры, но обладающие достаточным запасом по мощностидля данного устройства.
В качестве аналоговыхмикросхем применяемых в устройстве используем широко распространённыеуниверсальные микросхемы для телефонных аппаратов отечественного производства :
- в качествеимпульсного номеронабирателя – КР1008ВЖ10;
- в качествевызывного устройства – КР1064ПП1.
2.4. Выбор и обоснование пассивныхэлементов.
При выборе пассивныхэлементов электрической цепи: резисторов, конденсаторов и так далее, будемруководствоваться, в основном, принципом максимальной миниатюризации, так какдля проектируемого устройства не требуется резервирования по мощности пассивныхэлементов, ввиду очень небольших токов и напряжений в схеме.
2.5. Схемотехнические требования приразработке принципиальной схемы.
Для обеспечениякомплексной надежности устройства необходимо стремиться к уменьшению:
- количества ЭРЭ иэлектрических связей;
- коэффициентанагрузки активных элементов.
3.Построение функциональной схемы блока оповещения.
Функциональнаясхема блока оповещения состоит из следующих основных узлов:
- узел датчика,представляющий собой RS-триггер;
- узел счёта ивыбора выходных сигналов, выделяемых микросхемой-счётчиком секундных и минутныхимпульсов (сигнал включения ключа поднятия трубки, сигнал имитации нажатияклавиши «повтор», сигнал звукового оповещения);
- электронныеключи поднятия трубки и нажатия клавиши «повтор» на биполярных транзисторах,управляемые соответствующими сигналами узла счёта и выбора выходных сигналов;
- стандартнаясхема телефона трубки на интегральной микросхеме номеронабирателя с выходомимпульсного ключа с открытым стоком и микросхеме вызывного узла с выходом напьезоэлектрический излучатель.
Также в состав схемы телефона трубки входит наборное полетелефонной клавиатуры и микрофон с динамическим излучателем.
4.Разработка принципиальной схемы и электрический расчёт.
4.1.Выбор элементной базы охранного устройства.
Дляпостроения электрической принципиальной схемы охранного устройства необходимовыбрать элементную базу. Как указывалось выше, логические элементы устройстварешено взять на основе ИМС структуры КМДП серий К176 и К561.
Узелдатчика (RS-триггер) выполним на логических элементахИМС К561ЛЕ5.
Вкачестве основной ИМС узла счёта и выбора выходных сигналов возьмём ИМС дляпостроения электронных часов К176ИЕ18, ввиду очень удобного использования длязадания временных интервалов счётчика минутных и секундных импульсов. Даннаямикросхема также имеет выходы звуковых сигналов, которые удобно использоватьдля оповещения абонента по телефонной линии.
Также,для задания выбранных временных интервалов подсчёта количества дозвонов доабонента и интервалов между дозвонами, выбираем в качестве десятичногосчётчика-делителя ИМС К561ИЕ8.
Какуказывалось выше, в качестве аналоговых микросхем телефона-трубки выбираем ИМСотечественного производства – импульсный номеронабиратель КР1008ВЖ10 и вызывноеустройство на КР1064ПП1.
Вкачестве ключевых элементов выбираем транзисторы КТ502Е и КТ503Е, очень хорошозарекомендовавшие себя в схемах телефонов.
Пассивныеэлементы в данном устройстве не требуют повышенной точности номиналов, поэтомурезисторы и конденсаторы выбираем исходя из стандартного ряда.
Полупроводниковыедиоды выбираем КД102Б, как наиболее подходящие по размерам и электрическимпараметрам.
4.2. Справочные данные.
4.2.1.Микросхема К176ИЕ18.
ИМСК176ИЕ18 предназначена для использования в электронных часах. В её составвходят кварцевый генератор с внешним кварцевым резонатором на частоту 32768 Гци два делителя частоты: СТ2 на 32768 и СТ60 на 60. При подключении к микросхемекварцевого резонатора, она обеспечивает получение частот 32768, 1024, 128, 2,1, 1/60 Гц. Импульсы с частотой 128 Гц формируются на выходах микросхемы Т1-Т4с открытым стоком (выходной ток по выходам – 12 мА), их скважность равна 32/7(для обеспечения надёжного запирания вакуумных люминесцентных индикаторов по ихсеткам), сдвинуты они между собой на четверть периода. Эти импульсыпредназначены для коммутации знакомест индикатора часов при динамическойиндикации. Импульсы с частотой 1/60 Гц подаются на счётчик минут, импульсы счастотой 1 Гц могут использоваться для подачи на счётчик секунд. Частота 1024Гц предназначена для звукового сигнала будильника и для опроса разрядовсчётчиков при динамической индикации. Вход Q микросхемы используется для изменения яркости индикатора,при подаче на него логической 1 можно в 3,5 раза увеличить скважность импульсовна выходах Т1-Т4 и во столько же раз уменьшить яркость свечения индикатора.Также в микросхеме имеется специальный формирователь звукового сигнала. Приподаче импульса положительной полярности на вход HS, на выходе HSпоявляются пачки импульсов отрицательной полярности с частотой 2048 Гц искважностью 2. Длительность пачек – 0,5 с, период повторения – 1 с. Выход HS выполнен с открытым стоком. Сигналприсутствует на выходе HS доокончания очередного минутного импульса на выходе M микросхемы.
