Изъюров Г.И. - Расчет электронных схем (1266568), страница 39
Текст из файла (страница 39)
9.32. Определить работу переключения А,„, = Р„А, двухвходовой логической схемы ИЛИ вЂ” НЕ на однотипных МДП- транзисторах, если заданы следующие параметры: 1/о — — 3 В, Е=15 В Со» =10 РЯ(1, Ь,=О,З мА/В, (.в»,,~=0,8 В Решение Определим величину Ь„с помощью формулы (9.14а): Ь„= (Уо 2МЬ (Е 2 Но) Но) Подставляя в выражение для Ь„величины М= 2, (Уо,, = =0,8 В, Ь,=О,З мА/В', Е=15 В, (У9=3 В, получаем Ь„= = 0,04 мА/В~.
Используя полученное значение Ь„и лругие исходные данные, на основании формул (9.19), (9.20) — (9.22) получаем А р — — Р„„г„,р —— 1,1 10 о Дж. 9.33. Как изменятся логические уровни ИМС на однотипных МДП-транзисторах, если нагрузочный транзистор Т„ заменить резистором К? Олгвел О Е Е 1/о 1+ КМЬв(Е (Уо) 9З4. В схеме со сложным инвертором, представленной на рис. 9.20, геометрические размеры каналов транзисторов Т, и Т выбираются одинаковымн.
Сравнить данную схему с простыми схемами, привелепными на рис. 9.11, по значению напряжения ГУо»„и быстродействию. Решение Для данной схемы характерна поочередная работа транзисторов Тз и Т; если 73 открыт, то Тв закрыт, и наоборот. Это обсгочгельсгво позволяет получить Рис. 9.29 значение О~ „= 0 при высокой крутизне (малом сопротивлении канала) как у транзистора Т„ так и у транзистора То. Выходная емкость С всегда пере- заряжается через малое сопротивление канала либо Ть либо Т,. Время переключения здесь примерно равно времени вкшочения, т. е. быстродействие данной схемы гораздо выше быстродействия простых схем, прнведенць1х на рнс.
9.11 (примерно в Ь„/Ь„раз, где Ь, и ܄— удельные крутизны МДП-транзисторов в схеме на рис. 9.11). 9.35. Инвертор состоит из двух р-канальных МДП-транзисторов (Т, и Т„на рис. 9.11,а) со следующими параметрами: (Уо — — 2 В, Ь„= 100 мкА/В', Ь„= 1 мкА/В', С„= 5 пФ. Определить величины (У' „„(Уовь (У'„, (Уп„., Р, т,,„„т, „„„„при Е = =9 В. Отлввру: (У~ .= 7 В (Уо = 50 мВ (Уо — 2 В Ь'~1 47 В~ 9Зб.
Определить, как изменится потребляемая мощность и помехоустойчивость инвертора на р-канальных МДП-транзисторах прн увеличении температуры от 25 до 85'С. Величины д1Уо/дТ и дЬ/(дТЬ) принять равными соответственно -3 10 э В/'С и — 1,5/Т, где Т вЂ” температура, К. При Т= = 25 'С значение порогового напряжения составляет 2 В, удельные крутизны транзисторов Ь, = 100 мкА/В, Ь„= = 1 мкА/В~. Напряжение питания Е = 9 В.
Ответ: потребляемая мощность Р уменьшится со 110 до 82 мкВт, 1/о уменьшится на 180 мВ, (У„'о„увеличится на Зб0 мВ. 9.37. Определить, каково значение коэффициента разветвления по выходу интегральной логической схемы на однотипных транзисторах, если время переключения схемы не должно превышать 2 мкс.Входную емкость С интегральной схемы принять равной 2 пФ, остальные исходные данные соответствуют задаче 9.35. Решение Максилтальное время переключения определяется временем задержки выключения т, „,„„. В данном прттлтере 2,2С 2,2лС,„ Ьн(Š— (Уо) Ь (Š— (Уо) где л — количество таких же логических элементов с входной емкостью С,„, подключаемых к выходу данного элемента. Следовательно, т..-лЬл(Š— (Уо) Подставляя в последнее выражение исходные данные, получим К „=3. 9.38.
Изобразить принципиальную схему логического элемента ЗИ вЂ” НЕ. Определить, как изменятся логические уровни этого элемента при увеличении температуры с 25 до 85'С и уменьшении напряжения питания на 10%. Другие исходные данные те же, что и в задаче 9.35. Отлветя: (У,' уменьшится с 7 до 5,92 В, Оо„„уменьшится со 147 до 140 мВ. 9.39.
Изобразить принципиальную схему логического элемента ЗИЛИ вЂ” 2И вЂ” НЕ и определить логические уровни, если параметры МДП-транзисторов и напряжение Е соответствуют исходным данным задачи 9.35. Обвеян Ц„„= 7 В, (Уо „= 50 мВ. 9АО. Сравнить величины Ц„„и т„„, инвертора на р-канальных МДП-транзисторах и инвертора на л-канальных МДП-транзисторах, если геометрические размеры каналов нагрузочных транзисторов обоих инверторов одинаковы. Решение Величина т„ инвертора на л-канальных МДП-транзисторах в 1,5 — 2 раза меньше, чем у ннвертора на р-канальных МДП-транзисторах.
так как удельная крутизна у л-канальных транзисторов в 1,5 — 2 раза больше, чем у р-канальных. Величины (Уо„„ для обеих схем одинаковые, если одинаковы отношении удельных крутизн активного и нагрузочного транзисторов. 9.41. Сравнить быстродействие инвертора на однотипных МДП-транзисторах и инвертора на КМДП-транзисторах. Решение В инвсрторе на однотипных МДП-транзисторах соотношение времен выключения и включения определяется главным образам отношением удельных крутизн активного и нагрузочного транзисторов, которое принципиально должно быть большим для получения малого значения напряжения логического нуля (см.
задачу 9.31): т, .„/т„ „ = Ь,/Ь„. В инверторе на комплементарных транзисторах такого ограничения на соотношение удельных крутизн активного и нагрузочного транзисторов нет, так как напряжение (,е~, не зависит от этого соотношения. Поэтому крутизны активного и нагрузочного транзисторов в схемах на комплементарных транзисторах выбирают примерно одинаковыми и время выключения оказывается примерно равным времени включения. Таким образом, быстродействие инвертора на комплементарных тран- зисторах оказывается приблизительно в Ь,!Ь„раз выше быстродействия инвертора на олнотипных МДП-транзисторах.
9.42. Определить, при каких частотах переключения мощность, потребляемая инвертором на КМДП-транзисторах, будет равна мощности, потребляемой эзементори ТТЛ. Принять напряжение питания Е = 9 В, выходную емкость С = 10 пФ, длительность фронта переключающих импульсов =10 нс, удельные крутизны в-канального п Р-канального о транзисторов Ь„= Ь, = 300 мкА,РВ~, пороговые напрюкения Оо„— — ~/о —— 3 В. Мощность, потребляемую элементом ТТЛ„ ор= принять равной 1 мВт. Решение Мощность, потребляемая инвертором иа КМДП-транзисторах, определяется согласно формуле (9.29).
При высоких частотах переключения слагаемым 1пЕ можно пренебречь. Определим из (9.29) величину 1 пот С,.рЕ~+1,Ег~ Величина 1,изменяется по мере отпирания одного и запирания другого транзистора, Приближенно оценим ток 1 как ток стока, протекающий через открытые транзисторы при О „= О,„= Е/2. Поскольку также выполняется условие Ьр —— Ь„, оба транзйстора работают в пологой области ВАХ: 2 2 о 2 2 Подставляя в полученные формулы исходные данные, находим, что Г, = 1 МГц. 9АЗ. Определить логические уровни, помехоустойчивость, потребляемую мощность и срелнюю задержку переключения инвертора на КМДП-транзисторах прп следующих параметрах схемы: Е= 9 В, (7о„= Пор — — 3 В, Ь„=2Ьр= 300 рвкА1Вз, С, =10 пФ, частота переключений 1„= !00 кГц, ток утечки между стоком и истоком закрьпых МДП-транзисторов 1„,= =1 нА.
Ответ: Оо,„=0, О,' =9 В, Р„„=100 мкйт, р,,„= !7 нс. ЯА4. Составить вринцигиальную схему интегрального логического элемента на КМДП-транзисторах, реализующего логическую функцию у = х,хо+ хохм Ответ: см. рпс. 9.21. 9.45. Определить, как изменятся ветнчпны Р...,..„О „, О, о 1!о„„,, (р' „в схеме инвертора на КМДП.транзисторах с параметрами, указанными в условии задачи 943, если: а) темпера- 252 9 г~хрРхлго Рис 821 тура увеличится с 25 до 85'С, б) частота переключений у„увеличитса со 100 кГц до 2 МГп.
в) напряжение питания уменьшится на 10%. Ответ: а) практически не изменятся, б) Р, увеличится со 100 мкВт до 2 мВт, в) О',„уменьшится с 9 до 8,1 В, Ооп уменьшится с 4,2 до 3,9 В, О „уменьшится с 4,8 до 4,2 В, Р уменьшится со 100 до 80 мкВт. 9Аб. Определить нагрузочную способность инвертора на КМДП-транзисторах при условии, что время переключения не должно превгвшать 0,1 мкс. Входную емкость инвертора принять равной 5 пФ. Остальные параметры: Е = 9 В; Оо„= Пор —— = 3 В, Ь„= Ь, = 200 мкА/Вз. Ответ: и =15. ГЛАВА 10 ТРИГГЕРНЫЕ УСТРОЙСТВА й 10.1. АСИНХРОННЫЕ И СИНХРОННЫЕ ТРИГГЕРЫ Триггером называют импульсную схему, имеющую два устойчивых состояния.
В каждом из этих состояний трштер может находиться до тех пор, пока на его вход не будет подано управляющее напряжение. Прв этом триггер скачком переходит из одного состояния в другое. Соответственно изменяются уровни выходных напряжений триггера Один из уровней выходного напряжения триггера принимают за логическую единицу, а другой — за логический нуль. Подавая определенную комбинаШрю электрических сигналов на входы триггера, триггер можно использовать для хранения и обработки двоичной информации, для деления и счета числа импульсов и т. д. 253 г/ .гс ке С 254 Обобщенная структурная ре схема триггерного усгройсгГЕЕЕЕ4 1реееер а ва прелставлена на рис.
10.1, ререксееер Я' где собственно триггер выполняет функцию бистабильной ячейки памяти, а схеРие. 1П1 ма управления преобразует поступающую информацию х„хз,..., х„в комбинацию входных сигналов К' и 5', определяющих состояние триггера. В зависимости от способа записи информации триггерные устройства на ИМС разделяются на асинхронные и синхронные (тактируемые).
В асинхронных триперах запись информации производится в произвольные моменты времени непосредственно при подаче сигналов (перепадов напряжения) на информационные входы триггера Сшсхронные триггеры имеют наряду с информационными входами дополнительный вход С, на который поступает тактовый сигнал. Синхронный триггер может управляться уровнем, фронтом или срезом тактового импульса и срабатывает только при поступлении тактового импульса на вход С. Входы триггера, по которым он переключается фронтом или срезом импульса, называют динамическими. Если трипер переключается уровнем входного сигнала„то такой вход называют статическим. Выходы тристерного устройства обозначают символами (2 и Д.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
