1.9 Комплиментарная мдп логика

Комплиментарная МДП (КМДП) логика включает в себя парыp- иn-канальных полевых транзисторов с индуцированным каналом. Простейшая схема, выполняющая операцию НЕ представлена на рисунке 1.18а.

Рисунок 1.18

Принцип её работы поясним с помощью таблицы 1.10.

Таблица 1.10

Вх	UВХ, В	VT1	VT2	IС	UВЫХ, В	Вых
0	0	Откр	Закр	0	10	1
1	10	Закр	Откр	0	0	0

Предположим, что напряжение питания равно Е_ПИТ=10 В. Как будет показано ниже напряжениеU⁰=0 В, аU¹=10 В. Пороговое напряжение, подаваемое на затвор, у таких транзисторов составляет примерноU_{ЗИ ПОРОГ} 4 В. Тогда при подаче на вход напряжения логического0(первая строчка таблицы) транзисторVT2 будет закрыт, а транзисторVT1 будет открыт. Так как напряжение между его затвором и истоком, который соединен с подложкой, равноU_ЗИ=-10 В, а пороговое напряжение для р-канального транзистора составляетU_{ЗИ ПОРОГ} -4 В. Поскольку транзисторVT2 закрыт, ток стокаI_С=0. Напряжение на выходе составитU_ВЫХ= 10 В и, следовательно, это соответствует логической1.

При подаче на вход логической 1U¹=10 В (вторая строчка таблицы) транзисторVT1 будет закрыт, поскольку напряжение между его затвором и истоком составляетU_ЗИ=0 В, а транзисторVT2 будет открыт. Так как транзисторVT1 закрыт, ток стока так же будет равенI_С=0. Напряжение на выходе составитU_ВЫХ= 0 В и, следовательно, это соответствует логическому0. Таким образом, в статическом состоянии ток через схему отсутствует за исключением тока утечки, который составляет единицы мкА.

Рассмотрим схему, приведенную на рисунке 1.18б. Принцип её работы также поясним с помощью таблицы 1.11.

Таблица 1.11

Вх 1	Вх 2	UВХ 1, В	UВХ 2, В	VT1	VT2	VT3	VT4	I	UВЫХ, В	Вых
0	0	0	0	Откр	Откр	Закр	Закр	0	10	1
1	0	10	0	Закр	Откр	Откр	Закр	0	10	1
0	1	0	10	Откр	Закр	Закр	Откр	0	10	1
1	1	10	10	Закр	Закр	Откр	Откр	0	0	0

При подаче на оба входа логического 0, как было рассмотрено выше транзисторыVT1 иVT2 открыты, а транзисторыVT3 иVT4 закрыты. На выходе будет высокий потенциал и ток через схему отсутствует (первая строчка таблицы 1.11).

При подаче на вход хотя бы одной логической 1один из транзисторовVT3 илиVT4 открывается, а один из транзисторовVT1 илиVT2 закрывается. Поскольку один из транзисторов закрытVT3 илиVT4, то ток через схему отсутствует, а на выходе будет высокий потенциал, т.е. логическая1(вторая и третья строка таблицы).

При подаче на оба входа логических 1оба транзистораVT3 иVT4 открыты, а транзисторыVT1 иVT2 закрыты. На выходе будет логический0и ток через транзисторы по-прежнему отсутствует (четвертая строчка таблицы). Таким образом, данная схема выполняет операцию И-НЕ. В статическом режиме она не потребляет тока.

Схема ИЛИ-НЕ представлена на рисунке 1.19а, а её принцип работы поясним с помощью таблицы 1.12.

Таблица 1.12

Вх 1	Вх 2	UВХ 1, В	UВХ 2, В	VT1	VT2	VT3	VT4	I	UВЫХ, В	Вых
0	0	0	0	Откр	Откр	Закр	Закр	0	10	1
1	0	10	0	Закр	Откр	Откр	Закр	0	0	0
0	1	0	10	Откр	Закр	Закр	Откр	0	0	0
1	1	10	10	Закр	Закр	Откр	Откр	0	0	0

В этом случае, в отличие от предыдущего, при подаче на один из входов логической 1(вторая и третья строчки таблицы) на выходе будет логический0, так как один из транзисторовVT1 иVT2 закрыт, а один из транзисторовVT3 илиVT4 открыт, т.е. на выходе будет нулевой потенциал.

Рисунок 1.19

Характеристики КМДП

Характеристика прямой передачи приведена на рисунке 1.19б. При подаче низкого потенциала на вход, как было показано выше, на выходе будет высокий потенциал (логическая 1). Увеличивая напряжения на входе (при достижении порогового напряжения) открываются транзисторыVT3 иVT4 и начинают закрываться транзисторыVT1 иVT2, напряжение на выходе падает до нуля. Аналогично можно и объяснить характеристику тока потребления от входного напряжения (рисунок 1.19в), т.е. при напряжении от 3 до 7 вольт все транзисторыприоткрытыи в этом случае через схему протекает ток. Это приводит к тому, что при увеличении частоты переключения средний ток, потребляемый схемой, увеличивается (рисунок 1.20) и на высоких частотах он может сравняться с током потребления ТТЛ и ТТЛШ.

Рисунок 1.20

Ниже приведены параметры некоторых серий микросхем КМДП. Средний ток потребления от источника питания I_{ПОТР СР}приведен в статическом режиме. Из таблицы видно, что с совершенствованием технологии растут энергетические показатели.

Таблица 1.13

	Серия
Параметры	561	564	1564	1554
ЕПИТ, В	10	10	5	5
IПОТР СР, мкА	4	1,5	1,25	1
tЗД Р СР, нс	110	110	18	8
WДЖ, 10^-12	4,4	1,65	0,1125	0,04