Микросхема логического элемента

Лекция № 15.

Уменьшение одиночного уровня ведет к уменьшению помехоустойчивости.

N – коэффициент разветвления по выходу.

N до 6 (с простым инвертором)

N до 10 (в общем случае)

Рекомендуемые материалы

4) Коэффициент объединения по входу.

Максимальное число входов, который может иметь логический элемент. С увеличением числа входов изза увеличения обратных токов уменьшается U^* - помехоустойчивость.

Поскольку каждый вход имеет свою емкость, он подключается к выходу предыдущего элемента и увеличивает емкостную нагрузку.

N_об.в8

5) Быстродействие определяется временем средней задержки сигнала.

Микросхема логического элемента 8U-НЕ со сложным инвертором:

1) Повышается помехоустойчивость.

2) Увеличивается нагрузочная способность.

Для увеличения быстродействия может быть применена технология ТТЛШ

t_{з cр}=10НС (ТТЛ);

t_{з cр}=2НС (ТТЛШ).

МДП (МОП) технология.

КМОП – комплиментарный МОП.

Применяется только полевые транзисторы с изолированным затвором.

При увеличении напряжения на затворе образуется индуцированный канал.

Преимущества логических устройств на МОП – транзисторах:

1) Цепь управления МОП транзистора электрически изолирована от сигнальной цепи и почти не потребляет энергии.

2)МОП транзисторы просты в изготовлении по интегральной технологии и занимают значительно меньшую площадь кристалла, чем элементы на ТТЛ.

3)Выходная цепь в режиме хранения потребляет очень маленькую энергию.

Недостатки:

1) сопротивление канала открытого транзистора достаточно велика (от 50 до 300 Ом).

2) время задержки выше, чем в схемах на ТТЛ. Время срабатывания определяется временем заряда паразитных емкостей, которые могут быть значительно существенными.

 ТТЛ:  Р=10мВт, t_{з ср}=10нс;

МОП:  Р=0,5мВт, t_{з ср}=50нс .

Логическая структура на КМОП

КМОП улучшенная структур МОП.

Потребляемую мощность можно сократить до минимума, если обеспечить такое управление транзисторами, при котором открытое состояние одного транзистора соответствует закрытому состоянию другого транзистора.

Пусть появился входной сигнал (положительный), в этом случае транзистор VT1 открывается, поскольку входное напряжение на затворе больше, чем пороговый уровень.

VT2 закрыт, поскольку напряжение сток-затвор меньше нуля.

Вследствие высокого сопротивления канала закрытого транзистора и низкого сопротивления канала открытого транзистора, выходное сопротивление значительно уменьшается , и приблизительно равен нулю.

1) нагрузочная способность увеличивается, из-за того, что в любом из состояний один транзистор открыт, и на нагрузках пропускает большой ток. N=20 30

2) помехоустойчивость схем на полевых транзисторах выше U¹ до 15В, U_{помехуст}=(23)В.

3)коэффицинт объединения по выходу тоже выше, чем в ТТЛ схемах

2 или НЕ, К1ЛБ722