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 UП приведены в табл. 2 [7].
Таблица 2 Характеристики КМОП ИМС
Состояние выхода ИМС
Стандартные выходные характеристики при UП
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 U1вых, представлена на рис. 3.4.
Рис.3. 4
Учитываем, что для транзистора VT2 должно выполняться условие
Rвых=β2Rэ,
где β2 – коэффициент усиления по току VT2;
Rэ – эквивалентное сопротивление нагрузки в цепи эмиттера VT2;
Rвых – сопротивление, на которое нагружена ИМС (Rвых= U1вых/I1).
Полагая, что ток через резистор R2составляет 0,1 тока базы насыщения Iбн1 транзистора VT1, получим:
Расчет параметров согласующего каскада может проводиться в следующей последовательности:
1. Определяют требуемый коэффициент усиления VT2:
2. Полагая, что Ik2 max=1,1 iбн1, выбирают транзистор VT2.
3. Определяют сопротивление резисторов R1, R2:
При управлении выходным импульсным усилителем напряжением U0вых, соответствующим логическому нулю ИМС, используют схему, представленную на рисунке 3.5.
Рис. 3.5
Если принять, что резисторы R3=R2, то коллекторный ток транзистора VT2 Iк2 max ≈2iбн1, а его коэффициент усиления β2=Iк2 maх /I0. По этим параметрам можно выбратьVT2.
Сопротивление резисторов R1, R2 можно вычислить по формулам
R1 = (Eк - U0вых) / I0,
R2 = (Eк - US2) / I бн1.
Схемы, приведенные на рис. 3.4, 3.5, можно использовать и для управления силовым биполярным транзистором VT. Дальнейшая их модернизация (рис. 3.6) позволит уменьшить рассеиваемую мощность в схеме управления.
Рис.3.6
Если транзистор VT1 насыщен, то VT2 проводит ток. Транзистор VT3 при этом заперт, т.к. его эмиттер имеет более отрицательный потенциал относительно базы. Конденсатор С обеспечивает ускоренное отпирание силового транзистора VT. После запирания VT1 и VT2 транзистор VT3 отпирается под действием напряжения на конденсаторе и обеспечивает запирающий ток базы VT.