Средней мощности типа р-п-р

10 - 20/1,5 10 - 20/1,5 5/0,8 5/0,8

-40 - 100

-40 +100

-50 +85

Средней мощности типа п-р-п

4/1 7/1,1 5/ -

-40 - +85 - 50

-Ь85 - 50 - л85

200 150 1

Малой мощности типа п-р-п

6/1,1 5/0,9 5/0,9 5/-

[-100 -

60 - И 25

f-85 - 40

10 5 5 5

Малой мощности типа р-п-р

4/1,1 4/0,85 5/1 5/1

-40 - (-85 - 60 ---- (-100

Hi 25 -

60 - (125

* При температуре 40° С. * При температуре 35° С. *3.Размеры сечения. Примечания: 1 . Значения ИКэ max, ИЭБ и диапазон И21Э зависят от буквенного обозначения транзистора каждого типа.

числителе приведены максимально допустимые значения, в знаменателе - значения, соответствующие режиму

насыщения.

Интегральные микросхемы

Отличительные особенности любой интегральной микросхемы в первую очередь определяются ее функциональным назначением. При этом микросхемы одного и того же функционального назначения имеются в номенклатуре ряда серий интегральных микросхем и отличаются одна от другой по тем или иным показателям [3]. Основными из этих показателей являются следующие: напряжение источника питания Ии. п;

рабочий диапазон температур;

входной ток 1ВХ;

выходной ток 1пмх;

входное напряжение Ивх;

выходное напряжение UMttK;

максимально допустимая рассеиваемая мощность Pp.-,.-max; коэффициент усиления сигналов (для усилительных схем).

Интегральная микросхема, как правило, представляет собой функционально законченное устройство, предназначенное для решения определенной схемотехнической задачи. Обычно одна и та же задача может быть решена,в результате применения аналогичных по функциональному назначению микросхем, входящих в различные серии, а также с помощью электронной схемы, собранной из дискретных элементов. Поэтому важным фактором для оценки целесообразности использования микросхемы той или иной серии вместо электронной схемы, выполненной на базе дискретных элементов, является ее стоимость.

Номенклатура микросхем, выпускаемых промышленностью, чрезвычайно широка, в связи с чем затруднительно дать рекомендации по использованию конкретных типов интегральных микросхем в той или иной автомобильной электронной аппаратуре. Однако, исходя из опыта создания такой аппаратуры, представляется возможным оценить перспективность применения определенных серий интегральных микросхем, а также некоторых их типов.

Аналоговые микросхемы. Аналоговые микросхемы применяют для усиления уровня сигналов, их преобразования, а также при создании стабилизаторов тока и напряжения.

Для решения этих задач в основном используют интегральные микросхемы следующего функционального назначения: операционные усилители (в том числе компараторы); генераторы сигналов специальной формы (одновибраторы, автоколебательные мультивибраторы); триггеры (в том числе триггеры Шмитта); стабилизаторы напряжения.

Из числа аналоговых микросхем наиболее широко в автомобильной электронной аппаратуре применяются операционные усилители, осуществляющие усиление сигналов постоянного тока, а также выполняющие функции компараторов напряжения. Следует отметить, что, несмотря на широкую номенклатуру операционных усилителей, выпускаемых промышленностью, существуют определенные ограничения по их использованию в автомобильной электронной аппаратуре. Такими ограничениями являются необходимость обеспечения работоспособности операционного усилителя в диапазоне температур - 40 - j-85°C, а также при минимальных напряжениях бортовой сети автомобиля. В частности, для автомобилей с номинальным напряжением бортовой сети, равным 12 В, минимально допустимое напряжение составляет 10,8 В. Поэтому для обеспечения нормальной работы электронной аппаратуры данных автомобилей применяемые в ней операционные усилители должны нормально работать при напряжении источника питания 10 В (или ±5 В).

Таким требованиям удовлетворяют операционные усилители типов К153УД2 (серия 153) и К553УД2 (серия 553), работоспособность которых гарантируется при напряжении питания ±5 В и температуре окружающей среды - 45 - +85°С. Важным положительным качеством данных операционных усилителей является их низкая стоимость.

Указанные выше требования также удовлетворяют некоторые операционные усилители серии К140. При этом для усилителей типа К140УД11, К140УД14, К140УД17 и К1408УД2 (спаренный) допускается работа при минимальном напряжении питания ±5 В, а для усилителя типа К140УД12 - при минимальном напряжении ±1,5 В. Рабочий диапазон температур указанных усилителей составляет - 45 - i-850C.

При номинальном напряжении бортовой сети, равном 24 В, помимо названных типов усилителей в электронной аппаратуре могут применяться почти все операционные усилители, входящие в серию КНО, а также компараторы напряжения, входящие в серии К521 (типов К521СА1 и К521СА2) и К554 (типов К554СА1 и К554СА2).

Наряду с операционными усилителями очень перспективными для применения в автомобильной электронной аппаратуре являются токоразностные дифференциальные усилители, которые иногда называют усилителями Нортона. Эти усилители, так же как и операционные, имеют инвертирующий и неинвертирующий входы. Однако в отличие от операционного усилителя, где выходное напряжение определяется соотношением напряжений, подводимых к его входам, у токоразностного усилителя напряжение на выходе зависит от соотношения сил токов, проходящих в цепях инвертирующего и неинвертирующего входов. Промышленностью выпускается микросхема типа К1401УД1, состоящая из четырех независимо действующих токоразностных усилителей [3].

Важным положительным качеством токоразностного усилителя является возможность получения на его выходе минимального напряжения, не превышающего десятых долей вольта, в то время как у операционных усилителей этот уровень составляет не менее 1,5 - 2 В (по отношению к отрицательному полюсу источника питания).

Из выпускаемых интегральных стабилизаторов напряжения наиболее подходящими по характеристикам для применения в автомобильной электронной аппаратуре являются компенсационные стабилизаторы с регулируемым стабилизированным напряжением, выполненные в виде интегральных микросхем типа К142ЕН1А (Ивх = 9-20 В, Ивых = 3-12 В) и К142ЕН2А (UR, = 15н-40 В, Ивых= 12-30 В).

Следует, однако, иметь в виду, что из-за имеющихся падений напряжения в регулирующих элементах этих стабилизаторов минимальная разность напряжений Ивх - Ивых составляет около 3 В. Данное обстоятельство ограничивает возможность применения стабилизаторов данного типа в автомобилях с номинальным напряжением бортовой сети 12 В, поскольку в этом случае при минимально допустимом ее напряжении, равном 10,8 В, окажется невозможным получить стабилизированное напряжение выше 7 - 8 В.

Цифровые микросхемы. В автомобильной электронной аппаратуре преимущественно применяются цифровые микросхемы следующего функционального назначения: логические элементы типа И - НЕ, И, НЕ, ИЛИ и их комбинации; триггеры типа I-K и D; счетчики, сумматоры и регистры; дешифраторы.

Относящиеся к цифровым микросхемам элементы микропроцессорных комплектов в данном разделе не рассматриваются, поскольку они составляют особый класс программируемых устройств.

Цифровые микросхемы по сравнению с аналоговыми имеют худшую помехоустойчивость, вследствие чего для них более вероятны сбои в работе при наличии помех в цепях питания, а также полевых (электромагнитных) помех. Особенно это характерно для микросхем, принцип действия которых основан на срабатывании не от уровня входного сигнала, а от его перепада. Поэтому очень важным показателем, определяющим целесообразность- применения цифровых микросхем той или иной серии, является их помехоустойчивость. Кроме того, должна быть обеспечена работоспособность цифровых микросхем при минимально допустимых напряжениях бортовой сети автомобиля, а также в диапазоне температур окружающей среды - 40

- +70°С.

Наиболее широко представлены цифровые микросхемы самого различного функционального назначения в сериях К155 (транзисторно-транзисторная логика ТТЛ) и К.176, К561, 564 (на базе структуры КМОП). Номинальное напряжение микросхем серии К.155 составляет 5 В, в связи с чем для данной серии отсутствуют ограничения, связанные с возможным снижением напряжения бортовой сети. Модификация серии К155, выпускаемая в металло-керамических корпусах (серия КМ 155), является работоспособной в диапазоне температур - 45 - +85°С.

Помехозащищенность микросхем серии К155 равна 0,4 - 1 В. Поэтому при использовании данных микросхем в автомобильной электронной аппаратуре необходимо принимать специальные меры по защите их от воздействия полевых помех и в особенности помех в цепях питания.

Вследствие жесткого допуска на величину напряжения питания (5 В±5%) микросхемы серии К155 обязательно должны подключаться к стабилизатору напряжения с номинальным выходным напряжением 5 В. При номинальном напряжении бортовой сети 12 В и максимально допустимом ее напряжении 15 В регулирующий элемент выходной цепи стабилизатора должен быть рассчитан на падение в нем напряжения до 10 В. Соответственно этому КПД стабилизатора составит всего лишь около 30%, т. е. 70% мощности, подводимой к стабилизатору, будет расходоваться на его нагрев. Еще худшие показатели будет иметь стабилизатор при номинальном напряжении бортовой сети 24 В, чему соответствует максимальное ее напряжение 30 В. В данном случае выходной регулирующий элемент стабилизатора должен быть рассчитан на падение напряжения до 25 В, а КПД стабилизатора окажется равным примерно 15%, т. е. почти 85% мощности, подводимой к стабилизатору, будет расходоваться на его нагрев.

По сравнению с микросхемами серии К155 более высокую помехозащищенность имеют микросхемы серии К511, относящиеся к высокопороговой логике ВПЛ. Микросхемы данной серии могут работать в диапазоне температур - 45 - +85°С, и они не реагируют на помехи с уровнем до 6 В (по сравнению с уровнем 1 В у микросхем серии К155). Кроме того, микросхемы серии К511 могут работать в диапазоне напряжений питания 10,8 - 25 В.

Следовательно, при номинальном напряжении бортовой сети 24 В и минимально допустимом ее напряжении 21,6 В для питания микросхем серии К511 может быть применен стабилизатор с выходным напряжением порядка 20 - 21 В. В этом случае наибольшее падение напряжения в выходном регулирующем элементе стабилизатора (при максимально допустимом напряжении бортовой сети 30 В) составит 9 - 10 В. КПД стабилизатора для данных условий его работы будет составлять около 65 %. Таким образом, при номинальном напряжении бортовой сети 24 В применение микросхем серии К511 является предпочтительным по сравнению с микросхемами серии К155. Однако это не всегда возможно, поскольку номенклатура микросхем, входящих в серию К511, существенно уже по сравнению с серией К155.

Нижний допустимый предел напряжения питания микросхем серии К511 составляет 10,8 В, что равно минимально допустимому напряжению бортовой сети, имеющей номинальное напряжение 12 В. Поэтому применение микросхем серии К511 в электронной аппаратуре автомобилей с номинальным напряжением бортовой сети 12 В возможно только при условии подключения микросхем непосредственно к бортовой сети, т. е. без стабилизатора напряжения. В большинстве случаев такое подключение микросхем недопустимо, что ограничивает возможности их применения.

Микросхемы серии К561 работоспособны при напряжении питания 3 - 15 В и температурах - 45 - j-85°C, а их помехозащищенность (статическая) составляет 0,3 - 0,5 напряжения источника питания. Номенклатура микросхем, входящих в серию К561, несколько уже по сравнению с номенклатурой серии К155, но все же на их базе могут быть созданы многие изделия автомобильной электроники. Если же в серии К561 не оказывается микросхем с необходимым функциональным назначением, то требуемые микросхемы в ряде случаев могут быть взяты из серии 564, поскольку данная серия в основном имеет такие же показатели, что и серия К561. В этих случаях возможно также применение микросхем серии К176, поскольку для большинства микросхем, входящих в эту серию, допускается работа в диапазоне температур - 45 - 0°С. Допустимое напряжение питания микросхем серии К176 составляет 9 В±5 %, т. е. даже при минимально допустимом напряжении бортовой сети 10,8 В для их питания возможно применение простейшего стабилизатора напряжения.

Нагрузочная способность микросхем серий К176, К561, 564 ниже, чем у микросхем серий КМ155 и К511. Поэтому между выходом микросхем и их нагрузкой в ряде случаев приходится включать усиливающие элементы, например эмиттерные повторители. Микросхемы серий КМ155, К511, К561, К176 имеют аналогичную конструкцию. Они устанавливаются на платах со стороны, противоположной печатным