jackstravels.info
Главная

Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП

Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП

Свойства, электрические параметры и характеристики логических элементов на МДП-транзисторах полностью определяются свойствами электронных ключей, на которых такие злементы построены.

Рис. 4.43.

Базовый логический элемент (рис. строится на последовательно включенных МДП-транзисторах, число которых определяется требуемым числом входов , с общей линейной (рис. ), нелинейной (рис. ) нагрузкой, а также на основе комплементарных пар (рис. . Их условное графическое изображение показано на рис. 4.43,г.

В приведенном на рис. 4.43 случае и выход элемента подключается к общей шине только при одновременном отпирании транзисторов высокими уровнями входных напряжений . Сопротивление группы последовательно соединенных транзисторов определяется наименее открытым из них, на затвор которого подан наименьший из входных уровней. Поэтому для рассматриваемых схем доминирующим является напряжение

и если , то вся группа из входных транзисторов образует общий канал для протекания тока. Для логических элементов с линейной и нелинейной нагрузками это ток от источника питания через или нелинейный двухполюеннк на транзисторе (рис. ). В элементе на КМДП-транзисторах сквозной ток исключен, так как транзисторы с объединенными затворами в статике всегда находятся в противоположных режимах. Поэтому открытым состоянием -канальных транзисторов последовательной структуры соответствуют состояния отсечки -канальных транзисторов параллельной структуры, и наоборот. Транзисторы VTV и в КМДП-элементе можно рассматривать как коммутируемую нагрузку, проводимость которой при ничтожно мала. Таким образом, если транзисторы открыты, то на выходе устанавливается низкий уровень . При всех остальных комбинациях входных сигналов хотя бы один из последовательно включенных транзисторов заперт, выход логического элемента отключается от шины «земля» и через сопротивление нагрузки транзистор или транзисторы в схеме рис. 4.43) подключается к шнне источника питания . На выходе устанавливается высокий уровень напряжения (для схем и в).

Допустимое число входов обычно 4, так как последовательное включение транзисторов обусловливает рост общего сопротивтения последоватечьной группы в открытом состоянии, что влечет за собой увеличение уровня «логического 0» и уменьшение логического перепада на выходе элемента, а также увеличение длительности фронта выходного сигнала. Это в меньшей степени относится к элементу на КМДП-транзисторах, для которых ограничение коэффициента объединения обусловлено усложнением топологии ИМС и снижением быстродействия из-за увеличения в раз эквивалентной емкости параллельной группы транзнсторов.

В логических элементах ИЛИ—НЕ с линейной (рис. ), нелинейной (рис. ) нагрузкой и на основе КМДП-элементов (рис. 4.40,в) электронные ключи объединяются в параллельную группу по числу входов . Сопротивление группы параллельно соединенных транзисторов определяется наименьшим 3 параллельных звеньев, т. е. транзистором, на затвор которого подано наибольшее из входных напряжений. В этом случае доминирующим является напряжение .

Если , то общее сопротивление группы транзисторов мало и выход логического элемента подключается к шине "земля".

Через открытые транзисторы и стоковую нагрузку , транзистор от источника питания протекает ток . На выходе устанавливается низкий уровень сигнала величина которого определяется соотношением сопротивления в цепи стока и сопротивления группы открытых транзисторов. Только при одной комбинации входных сигналов, когда на все входы элемента поданы низкие уровни сигналов (либо входы свободны) и , выход элемента через стоковую нагрузку (резистор , транзистор или открытые транзисторы элемента на КМДП-транзисторах) подключается к шине источника напряжения . На выходе формируется высокий уровень напряжения . Для рассматриваемых на рис. 4.44 схем при входных логических переменных выходная величина определяется как случае логического элемента ИЛИ—НЕ допустимое количество входов ограничено в основном увеличением эквивалентной выходной емкости и увеличением длительности фронтов выходного сигнала.

Рис. 4.44.

Благодаря высокому входному сопротивлению МДП-транзисторов логические элементы на основе, на подобные элементы, имеют в статическом режиме достаточно большую нагрузочную способность, которая ограничена снижением быстродействия с ростом эквивалентной емкости . Постоянная времени перезаряда выходной емкости зависит также и от сопротивления в цепи тока но с уменьшением растет ток потребления и падает логический перепад напряжения выходного сигнала.

Для обеспечения большого коэффициента разветвления без снижения быстродействия или увеличения потребляемой мощности от источника питания применяют специальные буферные усилители с инвертированием (рис. ) или без инвертирования (рис. ) сигнала. В двухкаскадном буферном усилителе первый каскад (транзисторы ) представляет собой инвертор с высокоомной нагрузкой в цепи стока , но с малой емкостью нагрузки. Второй каскад на транзисторах выполнен по двухтактной схеме и управляется противофазными сигналами со входа и с выхода инвертора. Поэтому сквозной ток источника питания через транзисторы , исключен и они в открытом состоянии имеют весьма малое сопротивление.

В результате при малом собственном потреблении тока (в основном за счет первого каскада) буферные усилители обеспечивают перезаряд эквивалентной емкости нагрузки С через малые сопротивления транзисторов в открытом состоянии. При этом нагрузочная способность без потери быстродействия возрастает до .

Логические элементы двухступенчатой логики (рис. 4.46) строятся в виде комбинаций последовательных и параллельных групп -транзисторов. В схеме рис. 4.46,а каждая из пар последовательно включенных транзисторов , в системе положительной логики реализуют операцию логического умножения и ток протекает, если

Рис. 4.45.

Рис. 4.46.

Если через нагрузочный транзистор проходит какой-либо из токов Г или их сумма, на выходе устанавливается низкий потенциал, т. е. логический элемент реализует Функцию И—ИЛИ—НЕ и его условное графически обозначение показано на рис. 4.46, б. Вариант этой схемы с закороченными стоками транзисторов (штриховая линия) реализует логическую функцию ИЛИ—И—НЕ (рис. 4.45, в).

В цифровой схемотехнике используются логические элементы, реализующие операцию сравнения двух логических временных. По определению для этого должна быть вычислена функция которая может быть реализована как на МДП-транзнсторах одного типа проводимости (рис. 4.46,г), так и на КМДП-транзисторах (рис. ).

Транзисторы (рис. 4.46,г) реализуют функцию логического сложения , результат перемножается с промежуточным результатом , получаемым на выходе первой ступени на транзисторах . На выходе у по аналогии со схемой рис. получаем

В схеме рис. при заперты транзисторы , а при — транзисторы . В обоих случаях ток через нагрузочный транзистор не течет и выходе у устанавливается высокий уровень («логическая ) При других комбинациях входных сигналов открыта пара транзисторов или и на выходе устанавливается «логический 0».

Рис. 4.47.

Коммутация цепей с аналоговыми сигналами и реализация динамических межкаскадных связей обусловливает необходимость использования двунаправленных аналоговых ключей с цифровым управлением (рис. 4.47). Собственно ключ построен на транзисторах (рис. 4.47,а). Инвертор на транзисторах обеспечивает получение противофазных сигналов управления V и V, с помощью которых в -канальном и -канальном транзисторах одновременно индуцируется канал при V — I либо оба транзистора при заперты. Проводимость каждого транзисторов во включенном состоянии зависит не только от напряжения затвор — подложка, но также пропорциональна напряжению между затвором и истоком, т. е. зависит от величины коммутируемого напряжения . С ростом проводимость -канальною транзистора уменьшается, а -канального , начиная с растет (рис. ). При выключается транзистор VТ3 и проводит только -канал. Проводимость ключа с некотором диапазоне (область I) практически постоянна и аналоговые сигналы передаются с минимальной погрешностью. Чем больше сопротивление нагрузки такого ключа, тем меньше погрешность передачи.

Двунаправленные ключи можио эффективно использовать для управления зарядом и разрядом емкостей динамических элментов в динамических элементах взаимосвязь между тстродействием и энергопотреблением уменьшена благодаря Фиксации логических сигналов в внде напряжения заряженной или разряженной емкости. Перезарядом емкостей управляют синхроимпульсы, которые открывают соответствующие ключ» на МДП-транзисторах, запертые в паузах между синхроимпульсами. Поскольку входное сопротивление МДП-транзистора по цепи затвора и сопротивление капала в режиме отсечки весьма велико, заряд и напряжение на емкости в течение определенного времени сохраняются и являются носителем информации. Транзисторы динамических элементов открываются лишь на короткий промежуток времени, поэтому их можно выполнить низкоомными для обеспечения требуемого быстродействия.

Рис. 4.48.

В простейшем динамическом элементе — однотактном динамическом инверторе (рис. 4.48,а) конденсатор служит для оперативного хранения информации. В емкость включаются межмектродиые и паразитные емкости подключаемых выводов транзисторов. В моменты действия синхроимпульсов транзисторы открыты и емкость в зависимости от состояния транзистора либо разряжается через открытые транзисторы , либо заряжаетсяот источника питания через транзистор , если заперт входным сигналом . Для обеспечения перепада напряжений на емкости близкого к величине напряжения питания необходимо, чтобы суммарное сопротивление открытых транзисторов было приблизительно в 20 раз меньше сопротивления открытого транзистора . Низкоомные каналы транзисторов реализуются за счет увеличения занимаемой транзисторами площади на подложке. В схеме управляющий транзистор может занимать вдвое меньшую площадь при неизменных размерах транзистора и величине перепада напряжения на емкости , поскольку перепад напряжения определяется соотношением сопротивлений двух транзисторов . В такой схеме не только разряд, но и заряд емкости происходит через два транзистора, поэтому быстродействие элемента несколько снижается.

Временная диаграмма работы динамических инверторов . 4.48,в) показывает, что фронты выходного сигнала нхронизированы импульсами .

Энергопотребление динамических элементов можно еще уменьшить, если исключить одновременное включение цепей заряда и разряда (транзисторы всхеме рис. .

Такой режим работы реализуется в динамических элементах с двухфазной синхронизацией (рис. 4.49) [14]. В двухтактном динамическом инверторе на МДП-транзисторах (рис. 4.49,а) снгнал «логической 1» представлен высоким потенциалом , а «логический 0» — серией прямоугольных имтульсов с частотой синхронизирующих серий и скважностью Q да 2.

Рис. 4.49.

Это не всегда приемлемо и в схеме на КМДП-транзисторах (рис. ) «логический 0» представлен постоянным низким потенциалом Соответствующие временные диаграммы выходных сигналов показаны на рис. 4.49,в.

Рис. 4.50.

На основе двухтактного динамического инвертора реализуются динамические логические элементы , ИЛИ—НЕ (рис. 4.50).

В них вместо управляющего транзистора используется группа из соответственно последовательно или параллельно (ИЛИ—НЕ) включенных сопротивление открытых транзисторов и транзисторов последней группы (рис. 4.50, а) должно удовлетворять условниюров последовательной группы (рис. 4.50,а) должны удовлетворять условию

где — дифференциальное сопротивление МДП-транзистора в триодном режиме, длительность синхроимпульсов серии, управляющей разрядом емкости . Соотношение (4.40) накладывает ограничение на число входов элемента либо на минимальные размеры его транзисторов . С этой точки зрения базовые динамические элементы ИЛИ—НЕ предпочтительнее, тем более, что они избавлены от главного недостатка статических элементов ИЛИ—НЕ на МДП-транзисторах — большого энергопотребления.

Рис. 4.51.

Основными достоинствами логических элементов на МДП и КМДП-транзисторах являются высокая степень интеграции (до элементов на кристалле), низкое энергопотребление в статическом режиме, высокая помехоустойчивость, сохранение работоспособности под оздеиствнем дестабилизирующих внешних факторов (изменение бающих напряжений, температуры окружающей среды, излучения). К недостатку МДП- и можно отнести ограничение быстродействия, на пропорциональной зависимостью рассеиваемой на элементе активной мощности от частоты переключения.

Таблица 4.4

В табл. 4.4 приведены классификационные параметры для логических элементов наиболее распространенной и рекомендуемой к применению серии ИМС на основе КМДП-технологии. Коммутация внешних выводов корпуса для приведенных в табл. 4.4 ИМС показана на рис. 4.51.

Цифровые схемы на мдп транзисторах 651
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Скачать Валиев К.А. Цифровые интегральные схемы на МДП
Теги:

Дизайн ногтей выезд на дом  Самые лучшие поздравления молодым от родителей  Схема подключения реле ркт-2 фото  Трещины на ногах лечение в домашних условиях  Выбрать подарок для тети  Поздравление с именинами женщин  Вязанные топы и кофточки со схемами  Как возбудиться парню в домашних условиях  Дезерт игл чертеж из бумаги  Как сделать новый подоконник  Значение переменной блок схема задачи  Красивая причёска для девочки в школу  Как сделать глазурь из шоколада дома  Схема сборки силового тренажера торнео  Выкройка брюк как сшить самой  Как сделать из салфетки своими руками  Амулет для своими руками для любви  Замок зажигания на мотоцикл урал схема подключения  Как сделать капты по фрагам в самп  Как сделать свой css для сайта  Дренажа на садовом участке своими руками  Как из кофты сшить жилет  Как сложить траву в бумагу  Как сделать перенаправление смс  Клоун для поздравления ребенка  Деловой дизайн нарощенных ногтей  С днем екатерины день ангела открытки  Схема вязания двухцветного настила  

Карта сайта