Лекция № 15.

Рис.15.1

Уменьшение одиночного уровня ведет к уменьшению помехоустойчивости.

N – коэффициент разветвления по выходу.

N до 6 (с простым инвертором)

N до 10 (в общем случае)

4) Коэффициент объединения по входу.

Максимальное число входов, который может иметь логический элемент. С увеличением числа входов изза увеличения обратных токов уменьшается U^* - помехоустойчивость.

Поскольку каждый вход имеет свою емкость, он подключается к выходу предыдущего элемента и увеличивает емкостную нагрузку.

N_об.в8

5) Быстродействие определяется временем средней задержки сигнала.

Рис.15.2

Микросхема логического элемента 8U-НЕ со сложным инвертором:

Рис.15.3

1) Повышается помехоустойчивость.

2) Увеличивается нагрузочная способность.

Для увеличения быстродействия может быть применена технология ТТЛШ

t_{з cр}=10НС (ТТЛ);

t_{з cр}=2НС (ТТЛШ).

МДП (МОП) технология.

КМОП – комплиментарный МОП.

Применяется только полевые транзисторы с изолированным затвором.

Рис.15.4

Рис.15.5

Рис.15.6

При увеличении напряжения на затворе образуется индуцированный канал.

Преимущества логических устройств на МОП – транзисторах:

1) Цепь управления МОП транзистора электрически изолирована от сигнальной цепи и почти не потребляет энергии.

2)МОП транзисторы просты в изготовлении по интегральной технологии и занимают значительно меньшую площадь кристалла, чем элементы на ТТЛ.

3)Выходная цепь в режиме хранения потребляет очень маленькую энергию.

Недостатки:

1) сопротивление канала открытого транзистора достаточно велика (от 50 до 300 Ом).

Рис.15.7

2) время задержки выше, чем в схемах на ТТЛ. Время срабатывания определяется временем заряда паразитных емкостей, которые могут быть значительно существенными.

ТТЛ: Р=10мВт, t_{з ср}=10нс;

МОП: Р=0,5мВт, t_{з ср}=50нс .

Логическая структура на КМОП

КМОП улучшенная структур МОП.

Рис.15.8

Потребляемую мощность можно сократить до минимума, если обеспечить такое управление транзисторами, при котором открытое состояние одного транзистора соответствует закрытому состоянию другого транзистора.

Пусть появился входной сигнал (положительный), в этом случае транзистор VT1 открывается, поскольку входное напряжение на затворе больше, чем пороговый уровень.

VT2 закрыт, поскольку напряжение сток-затвор меньше нуля.

Вследствие высокого сопротивления канала закрытого транзистора и низкого сопротивления канала открытого транзистора, выходное сопротивление значительно уменьшается , и приблизительно равен нулю.

1) нагрузочная способность увеличивается, из-за того, что в любом из состояний один транзистор открыт, и на нагрузках пропускает большой ток. N=20 30

2) помехоустойчивость схем на полевых транзисторах выше U¹ до 15В, U_{помехуст}=(23)В.

3)коэффицинт объединения по выходу тоже выше, чем в ТТЛ схемах

Параметры	ТТЛ серии			МОП серии
	унивес	Высокого быстродействия	микромощные	КМОП	КМОП
	К155	К1531	К1533	1564	561, 564
Напряжение питания, В	5	5	5	315	315
Uвых^1, В	2,4	2,7	2,5	Uпит – 0,05	Uпит – 0,05
Uвых^0, В	0,4	0,5	0,4	0,05	0,05
Коэффициент разветвления по выходу	10	10	20	50	50
Коэффициент объединения по входу	8	10	20	5	5
Время задержки tзср	10	2	4	10	20
Uпом^+, В	0,4	0,3	0,4	До 6В	0,3UП
Средняя потребяемая мощность, Рср, мВт	10	20	1	0,1	0,02 (режим хранения)
Iвх^0., мА	1,6	0,6	0,2	0,001	0,001
Iвх^1., мА	0,04	0,02	0,02	0,001	0,001

2 или НЕ, К1ЛБ722

Рис.15.9