Boit_K__Cifrovaya_yelektronika_BookZZ_or g (773598), страница 23
Текст из файла (страница 23)
Если на входе А или В действует уровень 1, (например — 11 В), то выход Убудет иметь Н-уровень ( — 1 В). То же самое происходит, если на обоих входах действует уровень 1,. Только если на обоих входах присутствует Н-уровень, и, следовательно, ни один из транзисторов Т, и Т, не проводит, У остается на уровне ь (рис. 6.86). На рис. 6.87 представлена схема рМОП-элемента НЕ. Транзистор Т, заменяет нагрузочное сопротивление. Транзистор Т, работает в качестве ключа. Уровень выхода всегда противоположен уровню входа.
Схемы на рМОП-элементах потребляют мало энергии. Напряжение питания может колебаться в большом диапазоне (от — 9 В до — 20 В). Чем 99. Л ПОП- 9 9 139)) От = -12 В -»в -»в -1 В -1 В -»в те -»в -1 В -1 В -1 В Гн а -1 в 1 ~~й-и в~ Л 2 г н и и г 99 и Рис. 685.
типовая схема рМОП-элемента Рвс.686.рабочаятаблипаксимеиарис.685. (И-НЕ при положительной логике). Схемы подсемейства рМОП вЂ” 12 В (от — 9 до — 20 В) 6 мВт (при выходном уровне Н) 0 мВт (при выходном уровне Е) 40 нс Напряжение питания Энергопотребление (на вентиль) Быстродействие Максимальная частота переключения 10 МГц Типичный зазор между уровнями 5В Е в . -1 В тпп. -» в в Рис. 6,88. Диапазоны напряжений рМОП- элементов ((т", = — Г2 В).
Рис. 6.87, Схема рМОП-элемента НЕ. выше выбирается напряжение питания, тем больше будет статическая помехоустойчивость, так как с растущим напряжением питания интервал между Х- и Н-уровнями увеличивается. Диапазоны уровня для напряжения питания — 12 В изображены на рис. 6.88. Граничные значения и основные параметры приводятся в таблицах производителей. Технологии изготовления постоянно совершенствуются. Соответственно обновляются и параметры. В следующей таблице приведены важнейшие характеристики рМОП- злементою (~40 Г 6. С РМОП-элементы работают медленно, но устойчиво. Они нуждаются в достаточно большом напряжении питания. РМОП-элементы применяются в таких схемах, где высокая рабочая скорость не нужна.
Интегральные микросхемы могут выполняться с большой плотносп ю. Благодаря простой технологии изготовления возможно промышленное производство небольших партий под конкретные задачи по заказу. 6.8.3. Логические элементы на л-канальных МОП-транзисторах (ПМОП) Логические элементы рМОП-подсемейства строятся на базе самозапирающихся л-канальных МОП-транзисторов. Применяют другую технологию изготовления, которая позволяет добиться еще большей плотности упаковки, чем у рМОП-элементов.
Это становится возможным благодаря значительно меньшим сопротивлениям каналов. Их значение составляет примерно треть от значений сопротивлений каналов рМОП-элементов. Меньшее сопротивление каналов и меньшие входные емкости в микроструктуре транзисторов приводят к повышению быстродействия. ИМОП-элементы работают примерно так же быстро, как стандартные ТТЛ- элементы. Их быстродействие составляет порядка 10 нс. Меньшее сопротивление каналов позволяет снизить напряжение питания до 5 В. Это делает возможным совместное использование лМОП-элементов и ТТЛ-элементов. На техническом языке говорят, что они совместимы.
ЙМОП-элементы совместимы с ТТЛ-элементами. Схемы подсемейства пМОП +5 В Напряжение питания Энергопотребление (на вентиль) 2 мВт (при выходном уровне Х ) 0 мВг (при выходном уровне Н) 5 нс Быстродействие 80 МГц Максимальная частота переключения 2В типичный зазор между уровнями Схемы лМОП-элементов аналогичны по структуре схемам рМОП-элементов, только применяются и-канальные МОП полевые транзисторы.
На рис. б.89 приведены две типичные схемы. Левая схема производит при положительной логике операцию И-НЕ, правая — операцию ИЛИ-НЕ. Соответствующие диапазоны уровней показаны на рис. б.90. В следующей таблице приведены важнейшие параметры пМОП-элементов: 44 4 МОЯ- 4 4 14~Д) у +а В ИЛИ-ИЕ Рис. 6.89. 44МОП-элементы. Л4П. +З,а В Л4 . +Е,З В Рис.
6.90. Диапазоны напряжения лМОП-элементов рис. 6.89. Отдельные логические элементы в виде интегральных микросхем сегодня практически не производятся в л-канальной МОП-технологии. В виде интегральных микросхем производят целые вычислительные системы, например умножнтели, кодировщихи, счетчики. Производство более крупных интегральных микросхем является особенно выгодно с экономической точки зрения. 8.8.4. Логические элементы на КМОП-транзисторах Сокращение КМОП означает «комплементарный МОП-транзистор». Также иногда используется сокращение СОЯМОБ, которое обозначает «комплементарная симметричная МОП-структура». Логические элементы этого подсемейства строятся как на и-канальных МОП-полевых транзисторах, так и на р-канальных МОП-полевых транзисторах. Схемы этого подсемейства характеризуются ярко выраженной симметрией.
При разработке схем применяют только самозапирающиеся МОП-транзисторы (см. Войт, Электроника, ч. 2, разд. 8.2, МОП-полевые транзисторы). Симметричность схем видна особенно хорошо в схеме элемента НЕ (рис. 6«Н). Если на входе А действует Н-уровень, например +5 В, то транзистор Т, отпирается. На его истоке и подложке О В. Напряжение затвор- исток У составляет+5 В. К истоку и подложке транзистора Т, приложены ~142 Глава б. Семейства стем и+Э В Р-м злил а ОП-транзиатар нарт .?-.Ы Каиаиалинна Оп.трзнзиатар Рис.
6.91. Схема КМОП НЕ-элемента. Рис. 6.йа. Принцип действия КМОП НЕ- элемента. +5 В. Если к управляющему электроду также прикладываются +5 В, то напряжение затвор-исток (т = О В. Транзистор Т, заперт. Если Т, заперт, а Т, открыт, то выход элемента У имеет уровень 1 (рис. б.92). Если на входе А действует Г,-уровень О В, то транзистор Т, запирается и напряжение затвор-исток У, составляет О В. Напряжение затвор-исток транзистора Т, У = — 5 В, так как напряжение истока +5 В, а затвора О В. Транзистор Т, отпирается. Если Т, открыт, а Т, заперт, выход элемента У имеет уровень Н. В КМРП-НЕ-элементе всегда один транзистор открыт, а другой заперт. Если на выходе элемента НЕ действует уровень О, то элемент практически не потребляет ток, так как Т, заперт.
Если на выходе элемента НЕ действует уровень Н, то элемент также практически не потребляет ток, так как теперь Т, заперт. Для управления последовательно включенными элементами также не требуется ток, так как полевые транзисторы практически не потребляют мощность. Только во время переключения от источника питания потребляется небольшой ток, так как оба транзистора одновременно, но недолго открыты. Один из транзисторов переходит из открытого состояния в запертое и еще не полностью заперт, а другой — из запертого в открытое и еще не полностью открыт. Также должны перезаряаиться транзисторные емкости.
Все КМОП-элементы устроены так, что в токовой ветви один транзистор закрыт, а другой открыт. Энергопотребление КМОП-элементов крайне низко. Оно зависит в основном от количества переключений в секунду или частоты переключения. КМОП-элементы отличаются малым энергопотреблением. На рис. б.93 изображена следующая типичная КМОП-схема. Если на обоих входах действует уровень 1, то транзисторы Т, и Т, будут открыты, транзисторы Т, и Т, заперты.
Т, и Т, при О В на А и Вимеют У,нии — 5 В, а Т, и Та имеют У = О В. На выходе задействует уровень ГГ. Если на входе А действует уровень Н(+5 В), а на входе З-уровень |, (О В), то Т, закрывается, а Т, открывается. Путь от источника питания к выходу У блокирован запертым транзистором. Одновременно отпирается транзистор Т, б.я. Я Лоа. 5 ~ \Ю~ Рис.
6.93. Схема КМОП ИЛИНЕ-элемента (при положительной лоппсе). т, т, Рис. 6.94. Рабочая таблица схемы рис. 6.93. и на выходе задействует примерно О В, то есть уровень 1,. Т, заперт. Явсегда имеет уровень Х, если по крайней мере на одном входе действует уровень Н. Соответствующая схеме (рис. 6.93) рабочая таблица представлена на рис. 6.94.
Схема производит при положительной логике операцию ИЛИ-НЕ. Какую логическую операцию производит схема на рис. 6.95? Прежде всего для схемы должна быть составлена рабочая таблица. Если на обоих входах действуют А-уровни (О В), то транзисторы Т, и Т, открываются (У т = — 5 В). Транзисторы Т, и Т4 закрываются (У„= О В). На выходе Н-уровень. Если на обоих входах действуют Й-уровни (+5 В), то транзисторы Т, и Т, открываются, а транзисторы Т, и Т, закрываются. На выходе У будет действовать У,-уровень. Если на один вход приложен гг=уровень, а на другой — (,-уровень, то один из верхних транзисторов на рис. 6.95 (Т, или Т,) открывается.
Один из нижних (Т, или Т,) запирается. Через открытые транзисторы к выходу будет прикладываться Н-уровень. На рис. 6.96 представлена соответствующая таблица истинности. Схема выполняет при положительной логике Функцию И-НЕ. Рис. 6.95. Схема КМОП И-НЕ- элемента (при положительной логике). Рис. 6.96. Рабочая таблица схемы на рге.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
