labnik2 (520480), страница 11

Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 11)

В другом часто встречающемся случае, когда напряжения источника питания E_ПИТ  (U_Оp + U_Оn), КМОП-схема в статическом режиме работы, практически, не будет потреблять тока при переходе от U_ВЫХ¹ до U_ВЫХ⁰. Однако быстродействие такой схемы понижено.

Выходные характеристики

Схема измерения выходных характеристик I_ВЫХ = f (E_Г) представлена на рис. 7.5, а . В зависимости от условий на входе схемы возможно наблюдение двух выходных характеристик. При E_Г = 0 транзистор VT1 закрыт, а VT2 максимально открыт, путь тока I_ВЫХ показан пунктиром. На рис. 7.5, б представлена соответствующая выходная характеристика. Она определяется транзистором VT2. При E_Г = 1 выходная характеристика определяется транзистором VT1, который максимально открыт. При этом VT2 закрыт.

Выходные характеристики как при высоком, так и при низком уровне выходного логического сигнала определяются транзисторами, находящимися в крутой области характеристик. Эти характеристики на начальном участке определяются уравнением I_С = b(U_ЗИ - U_О) U_СИ.

Исследование данных характеристик позволяет оценить максимальный нагрузочный ток при заданных уровнях U⁰ и U¹, а также удельную крутизну эквивалентных транзисторов.

Переходные процессы

Предполагается, что логический элемент нагружен на аналогичные КМОП ключевые схемы. Поскольку входное сопротивление
МОП-транзисторов крайне велико, можно считать, что нагрузка схемы является чисто емкостной (C_Н = C_СОБСТВ + MC_ВХ, где M-число подключаемых элементов). В эксперименте ЛЭ нагружены на внешнюю емкость C_Н (Рис. 7.6, а).

При изменении состояния ключа емкость C_Н перезаряжается через открытые транзисторы. Для оценки длительности переходных процессов необходимо знать характер перемещения рабочей точки по выходным характеристикам транзисторов (Рис. 7.6, б).

В исходном состоянии при E_Г = 0 транзистор VT2 открыт, а VT1 закрыт, и емкость C_Н заряжена до напряжения E_ПИТ (точка 1 рис.7.6, б, в). При мгновенном включении E_Г = E_ПИТ транзистор VT2 закроется, а VT1 откроется, но поскольку напряжение на емкости C_Н мгновенно измениться не может, рабочая точка переместится в положение 2. Начнется разряд емкости C_Н постоянным током I_Cn, и до тех пор, пока транзистор работает в пологой области характеристик (точка 3), формируется линейный спад выходного напряжения в соответствии с уравнением

I_Сn = C_Н dU_ВЫХ / dt.

По мере уменьшения напряжения U_ВЫХ ток разряда емкости I_Сn уменьшается (точка 4), и окончательно емкость C_Н разрядится полностью – U_ВЫХ = 0 (точка 5). Соответственно длительность линейной части фронта t^1-0 cоставит

t^1-0 = k E_ПИТ C_Н / I_Сn ,

где k = 0,7 - 0,8 в зависимости от вклада крутой области характеристики в этот процесс.

При мгновенном выключении импульса (E_Г = 0 ) транзистор VT2 откроется, а VT1 закроется, рабочая точка мгновенно переместится в положение 6 . Емкость C_Н начнет заряжаться током I_Cp (точки 7, 8). Процесс аналогичен выше рассмотренному, и формируется линейное нарастание выходного напряжения

I_Сp = C_Н dU_ВЫХ / dt.

В точке 1 емкость C_Н вновь заряжена до напяжения E_ПИТ. Длительность фронта t^0-1 cоставит

t^0-1 = k E_ПИТ C_Н / I_Сp ,

где k = 0,7 - 0,8 в зависимости от вклада крутой области характеристики в этот процесс.

Сокращения длительности переходных процессов в КМОП-схемах добиваются путем уменьшения емкости нагрузки, либо использованием транзисторов с повышенной крутизной. При минимальной емкости нагрузки (C_Н = C_СОБСТВ) реализуется минимальная длительность фронтов
t^1-0, t^0-1, определяемая технологическими возможностями при изготовлении микросхемы.

Задание

1. Изучить закономерности управления логическим элементом. Составить таблицу истинности. Конкретный вид схемы задается преподавателем.

2. Исследовать статическую передаточную характеристику и ток,

потребляемый схемой от источника питания E_ПИТ в зависимости от E_Г.

3. Исследовать выходные характеристики схемы при высоком и низком уровнях входных напряжений. Оценить удельную крутизну транзисторов.

4. Осуществить управление логическим элементом прямоугольными импульсами напряжения. Наблюдать переходные процессы. Оценить длительность t^1-0 и t^0-1, сравнить с теоретически ожидаемыми.

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Преснухин Л. Н., Воробьев Н. В., Шишкевич А. А. Расчет элементов цифровых устройств. М.: Высш. шк., 1982. С. 174—181.

2. Агаханян Т. М. Интегральные микросхемы. М.: Энергоатомиздат, 1983. С. 346—351.

3. Справочник по интегральным микросхемам./Под ред. Б. В. Тарабрина. М.: Энергия, 1980. С. 816.

СОДЕРЖАНИЕ

1.Лабораторная работа № 1.

СТАТИЧЕСКИЙ РЕЖИМ РАБОТЫ КЛЮЧА НА

БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ …………………………………..3

2.Лабораторная работа № 2.

ПЕРЕХОДНЫЕ ПРОЦЕССЫ В ТРАНЗИСТОРНОМ КЛЮЧЕ

ПРИ РАБОТЕ НА АКТИВНО – ЕМКОСТНУЮ НАГРУЗКУ ….. 9

3.Лабораторная работа № 3.

РАБОТА КЛЮЧА НА БИПОЛЯРНОМ ТРАНЗИСТОРЕ НА

АКТИВНО – ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ…………………….17

4.Лабораторная работа № 4.

РАБОТА КЛЮЧА НА МОП – ТРАНЗИСТОРЕ НА

АКТИВНО – ИНДУКТИВНУЮ НАГРУЗКУ…………………… 30

5.Лабораторная работа № 5

ИЗУЧЕНИЕ ТРАНЗИСТОРНО-ТРАНЗИСТОРНЫХ (ТТЛ)

ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ …………………… …………………… 38

6.Лабораторная работа № 6.

ИЗУЧЕНИЕ ТРАНЗИСТОРНЫХ ЛОГИЧЕСКИХ СХЕМ НА ПЕ-

РЕКЛЮЧАТЕЛЯХ ТОКА С ЭМИТТЕРНОй СВЯЗЬЮ (ЭСЛ) 46

7.Лабораторная работа № 7.

ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА КМОП ТРАНЗИСТОРАХ … 52

––––––––––––––––––––––––

Учебное издание

Каретников Игорь Александрович,

Соловьев Анатолий Корнильевич,

Чарыков Николай Андреевич

ТРАНЗИСТОРНЫЕ КЛЮЧИ

Лабораторные работы № 1 – 7

Методическое пособие

по курсу

"Электронные цепи и микросхемотехника"

для студентов, обучающихся по направлению

"Электроника и микроэлектроника"

Редактор И.А. Каретников

Редактор издательства В.В. Сомова

––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Темплан издания МЭИ 2004 г. ( ), учебн.

Подписано к печати Печать офсетная

Формат бумаги

Физ. печ. л.

Тираж Изд. № Заказ

–––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––––

Издательство МЭИ, 111250, Москва, Красноказарменная ул., 14.

Отпечатано в типографии ЦНИИ "Электроника",

117415, Москва, просп. Вернадского, д. 39.

63

Характеристики

Список файлов учебной работы