Гусев - Электроника (944138), страница 113
Текст из файла (страница 113)
8.13, в) падения напряжения, соответствующие (/,'„,„и о'~„,„высокопороговой логики. Если у ЛЭ ТТЛ открытый коллектор отсутс7вует, то можно применять ПУ типа К5! 1ПУ2. Это преобразователь сш нилов низких уровней (1/~,=0,4 В. с'„,=2.4 В) в высокие (Г~,„„<1,5 В: (/,'„„=12 В). Он содержит два ЛЭ 2И-НЕ и два ЧЭ НЕ, имеющих вывод расширения по ИЛИ, и питается напряжением 15 В. Промышленностью выпускается широкая номенклагура ЛЭ ТТЛ и ЭСЛ, выполняющих функции И-НЕ; ИЛИ-ЙГ; И; ИЛИ; И-ИЛИ-НЕ н имеющих различное количество входов и разные функциональные возможносги.
8.3. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ НА МОЛ-ТРАНЗИСТОРАХ Существенными преимуществами ло~ическнх элементов на МОП-транзисторах перед логическими элементами на биполярных транзисторах являются: малая мощность, потребляемая входной цепью, в результате чего соответственно возрастает коэффициент разветвления по выходу К,„,>)10 —:20; простота технологического процесса изготовления; сравнительно низкая стоимость и малая потребляемая мощность. Однако но быстродейс1вию даже лучшие ЛЭ на МОП- транзисторах уступают схемам на биполярных транзисторах. Это обусловлено тем, что у них имеюгся сравнигельно болыпие входные емкости, на перезарядку которых затрачивается определенное время. Кроме того, выходное сопротивление у огкрытого МОП-транзистора обычно больше, чем у биполярного, чго увеличиваег время зарядки конденсаторов нгнрузки и ограничивает нагрузочцую способнос7ь ЛЭ.
Наиболее перспективны серии, выполненные на комплемент арных МОП-транзисторах 1КМОП) (К176, К561, 564, 765 и др.). В пих отсутствуют на7рузочные резисторы, а МОП- транзисторы с разной электропроводностью каналов выполняют роль ключей. При напряжении на затворах, большем доро~ ового, для транзисторов с каналом определенного типа соответсгвующий транзистор отперт, а другой заперт. При другом значении большем порогового для транзисторов с электропроводностью противоположного типа отпертый н запертый транзисторы меняюгся мес7ами. Такие структуры успецпн7 работают при изменении в широких пределах напряжения источника питания 1от 3 ло 15 В), что недостижимо для ЛЭ, в сосгав которых входят резисторы.
В ст.атическом режиме при большом сопротивлении нагрузки ЛЭ КМОП практически не потребляют мощности. Дггя них также 557 х5 Рис. 8.)а Схема ЛЗ КМОП. вынолняюгцсго логическую функцию И-НЕ (а). и его условное обозначонне (о); схсыа ЛЭ КМОН, вьюолнягогасго лсч нческунз функцию ИЛИ-НН (е), и его условное обозначение (е) характерны: стабильность уровней входного сигнала и малое его отличие от напряжений источника питания; высокое входное и небольшое выходное сопротивления; хорошая помехоустойчивость; легкосп согласования с микросхемами других серий. :!Э КМОП, выполняющие функцию ЗИ-НЕ, приведсн на рис.
8.14, а. В нем использованы транзисторы с индуцированпым каналом. Транзисторы УТ! — УТ3 имеют канал р-типа и открыты при напряжении затворов, близких к нулю. Транзисторы У1'4 — УТЬ имеют канал п-т.ипа и открыты прзи напряжениях затворов, больших порогового значения При нулевом входном сигнале хотя бы на одном йз входов ПЭ один из транзисторов УТ) УТ3 открыл и выходное напряжение равное Е. И только в том случае, если на всех входах есть сигнал логической единицы (обычно равный Е), все транзисторы УТ1 ..
УТЗ закрыл.:ы, а ярусно включенные транзисторы УТ4 - УТб оз крыты. Выходное напряжение равно потенциалу общей шины (логический О). Таким образом, сочетание ярусного включения гранзисторов с каналами. имеющими один тип электропроводности, и параллельного со- 55е а) 1 гг2 1 угу' Рис. 3Д5. ДЭ КМО!1. единения транзисторов с каналами дру1 ого типа электропровод- ности позволили реализовать функцию И-НЕ. Условное обозначение такого ЛЭ показано на рис. 8.14„ б. Если группы ярусно и параллельно включенных транзисторов поменять местами. то будет реализован элемент, выполняющий функцию ИЛИ-НЕ (рис.
8.14, в). Он работает аналогично предыдущему. Условное обозначение его приведено на рис. 8.14, г. Транзисторы 1'Т4 'г'Тб открыты в том случае, если на их затворах логическая 1, и заперты при входных сигналах логического О. Из рассмотренных схем видно, что в статическом режиме один из транзисторов, включенных последовательно, всегда закрыт, а другой открыл. Так как закрытый транзистор имеет большое сопротивление Лс„,„„„, то ток в цени определяется только малыми значениями токов утечек и микросхема практически не потребляет элекэрическую мощносты В качестве базового инвертора, устанавливаемого на входе ЛЭ, обычно используется цепь (рис. 8.15, и), Для предотвращения пробоя пленки оксида под затворами МОП-транзисторов схему инвертора обычно дополняют диодами, выполняющими защитные функции, Так, в схеме рис.
8.15, а для этой цели введены диоды НЭ! — ПЭЗ и резис~ор я, (А, =0,2 —:2 кОМ). Постоянная времени этих компонентов около 1О нс. Поэтому их введение существенно не меняез динамические характеристики ЛЭ. При попадании в цепь входа статических напряжений той или иной полярности соответствуюптие диоды открываются и закорачивают на цепь источника питания источник статического заряда.
Резистор Я,, который вместе с барьерными емкостями диодов ПЭ2, ИЭЗ образует интегрирующую цепь, уменьшает скорость увеличения напряжения на затворе до значения, при котором диоды )7Ез2, ИЕ73 успевают открыться. Наличие диодов защиты делает недопустимым режим, когда 17„„> Е. Если источник напряжения (/,„имеет малое внутреннее сопротивление, то через диод Р'ы 1 при (l„„> Е потечет большой прямой ток. Поэтому при включении аппаратуры с подобными ЛЭ напряжение питания должно подаваться раньше входного сигнала, а при выключении- наоборот. В тех случаях, когда допустимо некоторое снижение быстродействия, в цепь входа можно включать резисторы, ограничивающие входной ток па уровне 1 — 2 мА.
Передаточная функция инвертора показана на рис. 8.15, б. причем уровни выходных напряжений логических 0 и 1 завися~ от напряжения питания Е. В ряде микросхем для увеличения крутизны передаточной функции и повышения нагрузочной способности к выходу инвертора ЛЭ подключают один или два дополнительных инвертора (рис. 8.15, в). Транзисторы дополнительного инвертора )'ТЗ, )'Т4 имеют повышенную мощность, За счет них обеспечивается уменьшение сопротивлений каналов открьпых выходных транзисторов инвертора с 0,75 — 2,5 кОм до 0,5- 1,5 кОм.
Эти значения выходных сопротивлений позволяют не вводить в выходные цепи токоограничивающие резисторы, защищающие от короткого замыкания на выходе. В ЛЭ КМОП предельно просто реализуют элементы с тремя устойчивыми состояниями. Для этого последовательно с транзисторами инвертора включают два комплемстгтарных транзистора КТт', 'я'Т4 (рис. 8.16, а), управляемых инверсными сигналами ЕХ и ЕУ. Если при подаче сигналов Е7 и ЕХ транзисторы 17Т!.
1'Т4 закрыты, то выходное сопротивление инвертора имеет большое значение (инвертор находится в третьем высокоимпедансном состоянии). Третье состояние атг г г Вяиад бяаб 755ПЯ5 776ПП 7 б) Еб а) Рис. В !6. Инвсртор с 1рсчя выхолныыи сос|оянияыи (в): схялвсоввнис Л'Э ТТЛ с '!Э КМОП (тп 560 имеется у отдельных микросхем, например у ЛЭ типа 564ЛН!, а также у сложных функциональных узлов серий КМОП, Согласование ЛЭ ТТЛ с ЛЭ КМОП можно вьпюлнить несколькими способами: 1) питать ЛЭ КМОП малыми напряжениями (+ 5 В), при которых сигналы ЛЭ ТТЛ переключают транзисторы ЛЭ КМОП; 2) использовать ЛЭ ТТЛ с открытым коллектором, в цепь выхода которых включен резистор, подключенный к дополнительному источнику напряжения (рис.
8.16); 3) применять микросхемы преобразователей уровня (564ПУ4 при согласовании серий КМОП с сериями ТТЛ и 511ПУ2, 564ПУ7, 564ПУ8 при согласовании серий ТТЛ с сериями КМОП). Ориентировочные значения параметров, характеризующих серии КМОП, приведены в табл. 8.3. Таблина 8.3 Параметры Значение Напряжение питания Ь/и В Выходные нанрнжения, В: низкого уроннн це„ соко ур тг1„„ Сренняя задержка распространения, ис: лля СГч=5 В лля !/„=10 В Допустимое напряжение помехи, В Могпност, потребляемая а статическом режиме, мВт,'корпус Входное напряжение, В Выходные токи, мА Моп!носзь, потребляемая при часзоге переклизчеиия Г=-1 мгн, ь!„=10 В, С„=50 паз, мВт~корпус 3--!5 <0,05 !I„— 0,05 60 20 0,3 ь!„ 0,1 Оз — 0,5 В ло сг„.60,5 В ! — 2,6 20 561 19 Заказ № 1066 При необходимости увеличи.!ь выходную мощность допускается параллельное соединение нескольких микросхем.
Для подавления помех по цепи питания между шинами питания включают злектролитический конденсатор емкостью 1О мкФ и параллельно ему керамические конденсаторы емкостью 0,01 0,1 мкФ на корпус. Последние подключают непосредственно к выходам микросхем. Емкость нагрузки, как правило, не должна превышать 500 пФ.
При большем значении емкости нагрузки последовательно с выходом устанавливают дополнительный резистор, ограничивающий ток ее переразрядки. При наличии выбросов напряжения во входном сигнале последовательно с входом ЛЭ можно включить ограничительный резистор номиналом ло 10 кОм. Неиспользованные входы ЛЭ следует обязательно подключать к !пинам источника питания или соединять параллельно с подключенными входами. В противном случае возможны пробои диэлектрика под затвором и нарушение работоспособности вследствие сильного влияния помех. Допускается кратковременное замыкание накоротко выходных зажимов микросхем при малом напряжении питания.
При хранении и монтаже следует опасаться статического электричества. Поэтому при хранении выводы электрически замыкают между собой. Монтаж их проводится при выключенном напряжении питания, причем обязательно использование браслетов, с помощью которых тело электромонтажников соединяется с землей. ЛЭ КМОП-серий широко применяются при построении экономичных цифровых устройств малого и средне~о быстродействия. В дальнейшем по мере усовершенствования технологии их изготовления они мокнут составить конкуренцию для ЛЭ ТТЛ при создании быстродействующих устройств. йаэи ТРИГГЕРЫ Триггерами называют устройства, имеющие два устойчивых состояния, у которых переход из одного состояния в другое происходит вследствие регенеративного процесса.
Под р е г е н е р а т и в н ы м процессом обычно понимают переходный процесс в электрической цепи охваченной положительной ОС с петлевым усилением Ку>! в широком диапазоне частот, который характеризуется резкими изменениями токов и падений напряжений на элементах цепи. Переход триггера из олного устойчиво~о состояния в другое происходит при воздействии управляющего сигнала и сопровождается скачкообразным изменением токов и напряжений. Рассмотрим принцип работы симметричного три~~ера на транзисторах п-12-л-типа, схема которого приведена на рис.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
