Материал: mikroshemotehnika
Інші електричні параметри ЕЗЛ-елемента.
1 Kоб 5. Коефіцієнт об’єднання обмежений числом
вхідних транзисторів, збільшення їх числа призводить до зменшення швидкодії.
2 Kроз 10 – коефіцієнт розгалуження. Це зумовлене
тим, що на виходах ЛЕ є емітерні повторювачі. Крім того, вхідні транзистори ЛЕ мають малу величину вхідного струму Iвх 260мкА.
3 Рівень допустимих завад Umзав 0,15... 0,2B.
Низька завадостійкість є основним недоліком таких елементів. Але сам елемент має малий рівень власних генерованих завад.
4 Швидкодія ЕЗЛ-елементів – найвища серед існуючих ЛЕ. При RH 51Ом tзадсер 1,5 2,0нс.
5 Споживана потужність досить висока
Pсерспож 25 35мВт,
і це істотний недолік ЕЗЛ-елементів, які потребують внаслідок цього потужних джерел живлення.
2.5 Логічні елементи на МОН- і КМОН-транзисторних структурах
Значного поширення в електронній техніці набули цифрові ІС, побудовані на ЛЕ, які містять у своєму складі інтегральні МОН-транзистори з індукованим каналом. Такі ІС мають високий ступінь інтеграції і високу швидкодію. Особливо це стосується ЦІС на комплементарних доповнюючих МОН-структурах (КМОН). Вони дуже компактні (до 100000 елементів на кристалі) і відрізняються надзвичайно низьким енергоспоживанням.
Серії ЦІС на МОН К172, 178, 186 – історично перші, їм була притаманна мала швидкодія і велика споживана потужність.
86
Ці недоліки були усунені в ЦІС на КМОН-структурах серій 176, К561, 564 і т. д.
Схемотехнічна основа ЛЕ на МОН-структурах – це схеми потенціальних інверторів на однотипних і комплементарних МОН-структурах з індукованими каналами, розглянуті у 2.2.3.
2.5.1 Логічні елементи на р- канальних МОНтранзисторних структурах
Базовими логічними елементами для побудови серій ЦІС на МОН-структурах є елементи АБО НЕ, I НЕ.
Схема АБО НЕ
Схема АБО НЕ подана на рисунку 2.25 а. Вона працює у негативній логіці при напрузі джерела живлення E 27B 10% і таких значеннях логічних рівнів:
U1 20B, U0 2,0B.
Нехай на всі входи ЛЕ надходять логічні «нулі»:
x x U0 |
2B |
( |
U0 |
|
U |
пор |
), |
1 2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
де Uпор – порогова напруга МОН-транзистора.
Тоді всі активні (комутувальні) транзистори Va1 , Va2
будуть закриті, у той час як навантажувальний транзистор
VH відкритий постійно ( E Uпор ).
Напруга на виході ЛЕ Uвих U1 20B .
При надходженні хоча б на один із входів ЛЕ логічної
«одиниці», наприклад, x U1 |
20B |
( |
U1 |
|
U |
пор |
), |
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
відповідний комутувальний транзистор Va1 відкриється,
створюючи шлях для протікання струму. Напруга на виході ЛЕ Uвих U0 2,0B .
87
|
|
|
|
—E |
|
|
|
|
Vн |
|
|
|
|
y= x1+ x2 |
|
|
|
Va1 |
Va2 |
|
|
x1 |
|
x2 |
|
|
|
|
а) |
— |
2,0 |
U0 |
t |
x1 1 |
|
|
|
y |
|
|
|
|
|
|
Uпор |
|
|
x2 |
|
|
|
|
||
— 20 |
|
U1 |
|
|
|
Uвх,В |
|
|
|
|
|
б) |
|
в) |
|
Рисунок 2.25 – Логічний елемент АБО НЕ |
|||
|
|
на МОН-транзисторах |
||
Недолік схеми рисунка 2.25 а: зі збільшенням числа входів ЛЕ (числа комутувальних транзисторів) знижується рівень логічної «одиниці» за рахунок спаду напруги на навантаженні від сумарного наскрізного струму у колах «стік – витік» транзисторів Va. Але оскільки він дуже
малий, то значення Kоб цієї схеми досягає величини 10.
88
Схема I НЕ
Ця схема (рис. 2.26 а) використовує не паралельне, а послідовне ввімкнення комутувальних транзисторів.
— E
Vн
y = x1
x2
x1 &
y
x2
x1 |
Va1 |
x2 |
Va2 |
а) б)
Рисунок 2.26 – Логічний елемент I НЕ на МОН-транзисторах
Схема |
працює |
в |
негативній |
|
|
логіці |
U1 20B; |
||||||||||||||
U0 2,0B. |
При x x |
U1 ( |
|
U1 |
|
|
|
|
U |
пор |
|
) через |
всі |
||||||||
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
1 |
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
послідовно ввімкненні транзистори Va , |
Va , |
VH |
|
протікає |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
||||
струм, і на виході ЛЕ Uвих U0 2,0B. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
Якщо |
ж, наприклад, |
x U0 ( |
|
U0 |
|
|
|
U |
пор |
|
), |
то |
V |
||||||||
|
|
|
|
||||||||||||||||||
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
закривається, коло протікання струму розривається, і напруга на виході ЛЕ Uвих U1 20B .
Для елементів I НЕ (рис. 2.26 а) Kроз 10 20,
Kоб 4 (достатньо висока навантажувальна здатність).
89
Схеми більш складних ЛЕ (схеми із двоступінчастою логікою) одержують комбінуванням послідовного і паралельного ввімкнення комутувальних (активних) транзисторів.
ЛЕ на однотипних МОН-структурах мають невисоку швидкодію (tзадсер сотні нс), велике енергоспоживання
(Pзадсер 40 мВт на один ЛЕ) і великі рівні вихідної напруги, несумісні з рівнями ЦІС ТТЛ-типу.
2.5.2 Логічні елементи на КМОН-транзисторних структурах
Логічні елементи на КМОН-структурах одержують з’єднанням:
– групи послідовно ввімкнених транзисторів одного
типу;
– групи паралельно ввімкнених транзисторів іншого
типу.
Число транзисторів у кожній групі дорівнює числу входів ЛЕ.
Схема АБО НЕ
Схема наведена на рисунку 2.27 а. ЛЕ працює в позитивній логіці при напрузі джерела живлення E 9B 5% з такими логічними рівнями:
|
|
U1 E 9B; |
U0 0B. |
|
|
|
При x x |
2 |
U0 0B комутувальні транзистори V |
|
і |
||
1 |
|
|
1 |
|
||
V2 закриваються, а навантажувальні транзистори V3 і V4 |
|
– |
||||
відкриваються |
(оскільки Uвх0 |
Uзв 9В ). |
Напруга |
на |
||
виході ЛЕ Uвих E U1. |
|
Cвих швидко |
||||
При цьому вихідна паразитна ємність |
||||||
заряджається через відкриті транзистори V3 , V4 .
90