Материал: mikroshemotehnika
x1 |
|
x2 |
|
|
|
|
|
|
b |
+E |
Uвх , В |
|
|
|
|
|
V4 |
U1 |
||
|
|
|
|
9 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
b |
V3 |
0 U0 |
|
|
|
|
|
t |
|||
|
|
|
y=x1+x2 |
x1 |
1 |
|
c |
|
c |
|
y |
||
|
|
x2 |
|
|||
|
|
|
|
|||
|
V1 |
V2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
VD1 |
|
VD2 |
Cвих |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
а) |
|
|
б) |
|
Рисунок 2.27 – Логічний елемент АБО НЕ на |
|
|||||
|
|
КМОН-структурах |
|
|
|
|
Якщо |
хоча б на один із входів |
подається |
логічна |
|||
«одиниця», |
наприклад, |
x U1 9B, |
то |
транзистор V |
||
|
|
а V4 – |
1 |
|
|
1 |
відкривається, |
закривається. |
На |
виході |
схеми |
||
Uвих 0B U0 .
Ємність Cвих швидко розряджається через відкритий транзистор V1. Швидкий перезаряд Cвих в обох стаціо-
нарних станах ЛЕ сприяє підвищенню його швидкодії.
91
|
+E |
|
V3 |
V4 |
|
|
x1 |
& |
|
y=x1x2 |
y |
|
x2 |
|
x2 |
V2 |
|
|
|
|
x1 |
Cвих |
|
V1 |
|
|
|
|
|
VD1 |
VD2 |
|
Рисунок 2.28 – Логічний елемент I НЕ на КМОН-структурах
Схема I НЕ
Схема показана на рисунку 2.28 а. Вона працює в
позитивній логіці (U1 E 9B, |
U0 0B ). Операція |
I НЕ |
|
реалізується так. При x x U1 |
комутувальні транзистори |
||
1 |
2 |
|
|
V1 і V2 відкриваються, |
а навантажувальні (V3 |
і V4 ) |
|
закриваються і Uвих U0 0B.
Коли, наприклад, x1 U0 0B, то транзистор V1 закри-
вається, а доповнюючий його навантажувальний транзистор
V4 відкривається, і напруга на виході схеми Uвих U1 9B.
Розглянуті схеми рисунків 2.27 а і 2.28 а є базовими для побудови ЦІС КМОН-типу серій 176, К561, 564.
Мінімальна напруга живлення цих схем визначається пороговою напругою р-канального транзистора Uпорp
(причому Uпорp Uпорn ).
92
Оскільки напруга живлення E Uпорp , то цим
забезпечується висока завадостійкість даних ЛЕ: діоди VD1
і VD2 у схемах – демпфірувальні: шунтують входи ЛЕ при дії завад негативної полярності.
2.5.3 Основні характеристики і параметри логічних елементів на КМОН-транзисторах
Типова СПХ логічного елемента на КМОН-структурах при E 9B показана на рисунку 2.29.
|
|
|
Uвих,В |
|
|
|
||
|
|
|
|
|
||||
9 |
|
|
I |
|
II |
III |
|
|
U1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
6 |
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
0 |
|
|
|
|
|
|
|
Uвх,В |
|
|
|
|
|
|
|
||
|
|
U0 |
3 |
6 U1 9 |
||||
|
|
Uвх відкр |
|
|
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uвх закр
Рисунок 2.29 – СПХ логічного елемента на
КМОН-структурах
На характеристиці можна вирізнити три ділянки.
І – перший стаціонарний режим Uвх U0 0,8B.
Комутувальні транзистори закриті, навантажувальні – відкриті: Uвих U1 8,2B.
93
ІІ – режим перемикання. При напрузі Uвх.відкр
комутувальні транзистори відкриваються. При Uвх.закр
схема остаточно переходить в інший стаціонарний режим.
ІІІ – другий стаціонарний режим Uвх U1 8,2B.
Комутувальні транзистори відкриті, навантажувальні –
закриті: Uвих U0 |
0,8B. |
|
|
|
|
||
Параметри ЛЕ на КМОН |
|
|
|
||||
1 |
Логічні рівні: U0 0,8B , U1 |
8,2B. |
|||||
2 |
Логічний перепад Um |
U1 |
U0 |
7,4B . |
|||
|
|
|
вх |
|
|
|
|
3 |
Ширина зони неозначеності UH 0,1B. |
||||||
4 |
Статична завадостійкість: |
|
|
|
|||
|
Um |
Uвх.відкр Uвх0 Uпор |
n |
2 3B , |
|||
|
зав |
|
|
|
|
|
|
|
Um |
|
Uвх1 Uвх.закр Uпор |
3B. |
|||
|
зав |
|
|
|
|
p |
|
Із причин великого розкиду порогових напруг у практичних схемах завадостійкість логічних елементів на КМОН-структурах становить 30 – 40 % від Е і значно перевищує завадостійкість інших типів логіки – ТТЛ, ЕЗЛ і МОН.
5 Kоб 4. При збільшенні числа входів (числа
навантажувальних транзисторів) вихідна напруга спадає і може бути недостатньою для надійного закривання навантажувальних транзисторів наступного логічного елемента.
6 Kроз 100. Це пояснюється практичною відсутні-
стю вхідних струмів у ЛЕ КМОН. На практиці збільшення Kроз обмежується лише зниженням швидкодії з причини
зростання паразитної ємності Cвих.
94
7Швидкодія – середня (як у ТТЛ-елементів): tзадсер 20 50нс.
8Середня споживана потужність Pсер.спож становить
десятки мікроват. Дуже мала споживана потужність – це основна перевага логічних елементів на КМОН.
2.6 Логічні елементи з інжекційним живленням
Логічні елементи з інжекційним живленням побудовані з ключів-інверторів як складових частин. Ці складові частини є елементами інтегральної інжекційної логіки
(I2 -елементами), їх напівпровідникова структура описана у посібнику [1]. На рисунку 2.30 а показана еквівалентна
схема I2 -елемента.
|
|
K1 |
|
|
Uвх |
U1 = 0,75 В |
Б |
V |
K2 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|||
|
Iг |
|
x |
y |
Umвх |
|
|
|
|
U0= 0,05 В |
|||
|
Iг |
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
0 |
|
t |
|
|
|
|
|
|
а) |
б) |
в) |
Рисунок 2.30 – Елементарний вентиль (ключ-інвертор) з інжекційним живленням
На схемі генератор струму – це інжектор, транзистор
V – багатоколекторний транзистор. I2 -елемент функціонує у позитивній логіці. Заміна резистора генератором струму дозволяє забезпечувати роботу елемента малою напругою живлення (E 1,0 1,5B). Відтак логічні рівні
малі і становлять U1 0,75B , U0 0,05B (рис. 2.30 в).
95